DE867705C

DE867705C - Device with a discharge tube in which a bundle of electrons is generated

Info

Publication number: DE867705C
Application number: DEP24593D
Authority: DE
Inventors: Frederik Coeterier
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1940-12-02
Filing date: 1948-12-14
Publication date: 1953-02-19
Also published as: CH271042A

Description

Vorrichtung mit einer Entladungsröhre, in der ein Elektronenbündel erzeugt wird Zusatz zum Patent 856 671 Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung mit einer Entladungsröhre nach Patent 85'6 671, bei der ein Elektronenbündel erzeugt wird, bei der die Geschwindigkeit der Elektronen im Bündel durch eine Ultrahochfrequenzsteuerschwingung unter Zuhilfenahme eines Elektrodensystems gesteuert wird, worauf das Bündel in ein Bremsfeld geführt wird, das die Bewegungsrichtung der Elektronen derart umkehrt, daß die Geschwindigkeitsänderungen der Elektronen zu Einholwirkungen im Bremsfeld führen und somit Dichteänderungen im rückkehrenden Bündel hervorrufen; diese Dichteänderungen können beim zweitmaligen Passieren des Steuersystems auf dieses System Hochfrequenzenergie übertragen und somit die Hochfrequenzschwingungen in diesem System aufrechterhalten.Device with a discharge tube in which a beam of electrons is generated Addendum to Patent 856 671 The invention relates to a device with a discharge tube according to Patent 85'6 671, in which an electron beam is generated, in which the speed of the electrons in the beam is controlled by a Ultra-high frequency control oscillation is controlled with the aid of an electrode system, whereupon the bundle is guided into a braking field which reverses the direction of movement of the electrons in such a way that the speed changes of the electrons lead to catching-up effects in the braking field and thus cause density changes in the returning bundle; these density changes can transfer high frequency energy to that system the second time it passes through the control system and thus maintain the high frequency oscillations in that system.

Bei der im Patent 856.6171 vorgeschlagenen Vorrichtung wird die Geschwindigkeitssteuerung dadurch vermittelt, daB das Elektronenbündel durch einen Steuerraum hindurchgeführt wird, der von zwei miteinander verbundenen Elektroden begrenzt ist und der eine oder mehrere das Elektronenbündel umgebende plattenförmige Elektroden, z. B. Streifen mit einer Aussparung, enthält, denen eine Ultrahoehfrequenzsteuetschwingung zugeführt werden kann.In the device proposed in patent 856.6171, the speed control mediated by the fact that the electron beam is passed through a control room which is limited by two interconnected electrodes and one or several plate-shaped electrodes surrounding the electron beam, e.g. B. Stripes with a recess, which contains an ultra high frequency control oscillation fed can be.

Die Geschwindigkeitsänderungen der Elektronen werden darauf unter Zuhilfenahme eines auf der vom Elektrodensystem zur Erzeugung des Elektronenbündels (Kathode) abgewandten Seite des Steuerelektrodensystems befindlichen Bremsfeld= ,elektrodensystems in Dichteänderungen umgewandelt. Die aus dem ,Steuerraum austretenden Elektronen, die in diesem Raum unter dem Einfluß der Steuerschwingung beschleunigt worden sind und die in das Bremsfeld gelangen, werden weiter in das Bremsfeld eindringen als die im Steuerraum verzögerten Elektronen, was zur Folge hat, daß die beschleunigten Elektronen länger im Bremsfeld verbleiben als die verzögerten Elektronen und daher von den verzögerten Elektrogien eingeholt werden, d. h. indem das Bremsfeld verlassenden Elektronenbündel treten aufeinanderfolgende Elektronenverdichtungen und Verdünnungen auf; oder, mit anderen Worten, die Geschwindigkeitsänderungen des Elektronenbündels sind in Intensitätsänderungen umgewandelt. Nach dem zweitmaligen Durchsetzen der Steuerräume, jetzt jedoch in entgegengesetzter Richtung, tritt das Elektronenbündel in den Raum auf der der Kathode zugewendeten Seite des Steuerelektrodensystems ein.The speed changes of the electrons are taking on it With the help of one on the electrode system to generate the electron beam (Cathode) side facing away from the control electrode system located braking field = , electrode system converted into changes in density. Those exiting the control room Electrons accelerated in this space under the influence of the control oscillation and that get into the braking field will continue to penetrate the braking field than the electrons decelerated in the control room, with the result that the accelerated Electrons stay longer in the braking field than the delayed electrons and therefore be overtaken by the delayed electrogies, d. H. by leaving the braking field Electron bundles occur successive electron densification and dilution on; or, in other words, the changes in the speed of the electron beam are converted into changes in intensity. After enforcing the The electron bundle enters the control rooms, but now in the opposite direction into the space on the side of the control electrode system facing the cathode.

Zur Verbesserung des Wirkungsgrads der Vorrichtung werden .die in den Kathodenraum zurückgekehrten Elektronen nochmals unter Zuhilfenahme einer Bremsfeldelektrode zwischen der Kathode und dergg Steuerelektrodensystem reflektiert, worauf sie dieses System zum dritten Male passieren und dort zum zweiten Male Energie abgeben, worauf die Elektronen in' das Bremsfeld gelangen und aufs neue zurückgeworfen werden können, wobei wieder Energie abgegeben wird. Dies wiederholt sich so lange, bis die seitliche Geschwindigkeit der Elektronen bewirkt, daß sie auf eine der Elektroden gelangen. Gegebenenfalls ist ein Magnetfeld zum Konzentrieren der Elektronen verwendbar. Damit die Energieabgabe der sich zu wiederholten Malen hin und her bewegenden Elektronen.an das Steuerungselektrodensystem in der richtigen - Phase erfolgt, müssen die Abmessungen der Bremsräume beiderseits des _Steuerelektrodensystems in der gewünschten Weise gegenüber den Abmessungen dieses Systems selbst gewählt werden, was für die zum ersten Male verzögerten Elektronen eine gleichbleibende Laufzeit für Hinundherbewegung unabhängig von ihrer bei jedem Durchgang durch das Steuerelektrodensystem abnehmenden Geschwindigke'i-t ergibt; -wobei durch - eine besondere Ausführungsform des - Bremselektrodensystems der Laufzeit der zum ersten Male beschleunigten Elektronen- eine -gleichbleibende Wartezeit einer halben Periode zugesetzt wird. Auf diese Weise werden alle beschleunigtenElektronen während der gleichen Zeit im- Bremsfeld- zurückgehalten, so daß sie sich nach der ersten Reflexion im Bremsfeld gruppenweise der -ihnen folgenden Gruppe verzögerter Elektronen anschließen, was zur Folge hat, daß das in das Steuerelektrodensystem-zurückkehrendeBündel eine Stromdichte aufweist, die abwechselnd eine halbe Periode Null und eine halbe Periode das Doppelte der ursflrünglichen,homogenen Stromdichte beträgt.In order to improve the efficiency of the device The electrons returned to the cathode compartment again with the aid of a braking field electrode reflected between the cathode and the control electrode system, whereupon it Pass through the system for the third time and give off energy there for the second time, whereupon the electrons get into the braking field and can be thrown back again, energy is released again. This is repeated until the side The speed of the electrons causes them to reach one of the electrodes. A magnetic field can optionally be used to concentrate the electrons. In order to the energy output of the electrons, which repeatedly move back and forth the control electrode system is in the correct phase, the dimensions must the braking spaces on both sides of the control electrode system in the desired manner compared to the dimensions of this system itself can be chosen what for the first time electrons delayed a steady transit time for reciprocation regardless of their decreasing with each pass through the control electrode system Speed results; - whereby by - a special embodiment of the - braking electrode system the transit time of the electrons accelerated for the first time - a constant Waiting time of half a period is added. In this way all electrons are accelerated at the same time held back in the braking field, so that they move after the first reflection in the braking field in groups of the following group delayed Electrons connect, with the result that the bundle returning to the control electrode system has a current density which alternately has a half period of zero and a half Period is twice the original, homogeneous current density.

Da die ursprünglich beschleunigten Elektronen nur bei der ersten Reflexion der gleichbleibenden Wartezeit einer halben Periode unterworfen werden und sich weiter, ähnlich wie die ursprünglich verzögerten Elektronen, reit gleichbleibender Laufzeit hin und her bewegen, bleibt die bei der ersten Reflexion entstandene Gruppierung weiter während aller nachfolgender Reflexionen aufrechterhalten. Es ist auf diesen Umstand zurückzuführen, daß der mit einer Vorrichtung vorstehend erwähnter Art erzielte Wirkungsgrad verhältnismäßig hoch ist.Because the originally accelerated electrons only at the first reflection be subjected to the constant waiting time of half a period and yourself further, similar to the originally delayed electrons, rides more consistently Moving the running time back and forth remains the grouping created during the first reflection continue to be maintained during all subsequent reflections. It's on this Due to the fact that the achieved with a device of the type mentioned above Efficiency is relatively high.

Bei den bisher beschriebenen Röhren besteht das Steuerelektrodensystem aus zwei plattenförmigen Begrenzungselektroden, die mit einer Aussparung zum Durchlassen eines Elektronenbündels versehen sind und die von zwei miteinander verbundenen, gleichfalls mit einer Aussparung versehenen Begrenzungselektroden umgeben sind, die auf das gleiche Gleichspannungspotential gebracht werden wie die plattenförmigen Begrenzungselektroden, jedoch, was das Hochfrequenzpotential anbetrifft, mit der Kathode verbunden sind. Das geschwindigkeitssteuernde Feld liegt also zunächst zwischen den zwei plattenförmigen Begrenzungselektroden und dann zu beiden Seiten zwischen einer plattenförmigen Begrenzungselektrode und einer Begrenzungselektrode. Die Bremsräume zwischen einer Begrenzungselektrode 'und dem Bremselektrodensystem bzw. zwischen einer Begrenzungselektrode und der vor der Kathode befindlichen Bremsfeldelektrode sind von Hochfrequenzfeldern befreit. Es tritt in diesen Räumen also keine zusätzliche Geschwindigkeitssteuerung auf, sondern die sich hin und her bewegenden Elektronenverdichtungen und -verdünnungen übertragen Hochfrequenzwechselströme in die äußeren Kreise zwischen den die Bremsräume begrenzenden Elektroden. Da diese Kreise im allgemeinen nicht auf die Grundfrequenz der induzierten Ströme abgestimmt sind; treten keine nennenswerten Hochfrequenzspannungen auf, und die Induktionsströme führen nur zu Verlusten in den Zuführungsleitungen.In the tubes described so far, there is a control electrode system consisting of two plate-shaped limiting electrodes, which have a recess for passage of an electron bundle and those of two interconnected, delimitation electrodes also provided with a recess are surrounded, which are brought to the same DC voltage potential as the plate-shaped Limiting electrodes, however, as far as the high frequency potential is concerned, with the Cathode are connected. The speed-controlling field is therefore initially between the two plate-shaped limiting electrodes and then between them on both sides a plate-shaped limiting electrode and a limiting electrode. The braking spaces between a limiting electrode 'and the braking electrode system or between a limiting electrode and the braking field electrode located in front of the cathode are freed from high frequency fields. So there is no additional in these rooms Speed control on, but the electron condensations moving back and forth and dilutions transmit high frequency alternating currents in the outer circles between the electrodes delimiting the braking spaces. Since these circles generally do not are matched to the fundamental frequency of the induced currents; do not occur any noteworthy High frequency voltages arise, and the induction currents only lead to losses in the supply lines.

Der Zweck der Erfindung ist, eine Einrichtung zu schaffen, bei der die in dem hinsichtlich der Dichte modulierten Elektronenbündel vorhandene Hochfrequenzenergie möglichst vollständig auf den äußeren Kreis übertragen wird.The purpose of the invention is to provide a device in which the high-frequency energy present in the electron beam that is modulated in terms of density is transferred as completely as possible to the outer circle.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung mit einer Entladungsröhre, bei der ein Elektronenmündel erzeugt wird, bei der die Geschwindigkeit der Elektronen im Bündel durch eine Ultrahochfrequenzschwingung unter Zuhilfenahme eines Elektrodensystems gesteuert wird; hierauf werden die -Geschwindigkeitsänderungen in Intensitätsänderungen umgewandelt, und zwar unter Zuhilfenahme einer Bremsfeldelektrode, welche die Bewegung der in der Geschwindigkeit geänderten Elektroden während der Umwandlung der Geschwindigkeitsänderungen in Intensitätsänderungen in der Richtung umkehrt; in dem auf der von der Kathode abgewandten Seite des Steuerelektrodensystems befindlichen Bremsfeldraum ist hierbei ein einen Äquipotenzraum umschließendes Doppelgitter angeordnet; derAbstand zwischen dem Doppelgitter und dem Steuerelektrodensvstem ist mit Rücksicht auf die Länge dieses Systems und der Abstand zwischen diesem System und der Kathode und der zugehöriges Blende ist derart gewählt, daß die Elektronen nach der Dichtungsmodulation das Steuerelektrodensystem mindestens zweimal durchsetzen können und in dasselbe Ströme übertragen, welche die Hochfrequenzschwingungen aufrechterhalten. Gemäß der Erfindung bilden bei einer solchen Einrichtung sowohl die beiden Bremsräume als auch die die Geschwindigkeit steuernden Räume des Steuerelektrodensystems einen Teil eines zusammengesetzten Oszillationssystems. dem Energie für einen äußeren: Kreis entnommen werden kann.The invention relates to a device with a discharge tube, in which an electron bundle is generated, in which the speed of the electrons in the bundle by an ultra-high frequency oscillation with the aid of an electrode system is controlled; then the speed changes become changes in intensity converted, with the help of a braking field electrode, which the movement of the electrodes changed in speed during the conversion of the speed changes reverses in intensity changes in direction; in the one on the one from the cathode turned away Side of the control electrode system a double grid enclosing an equipotence space is arranged here; the distance between the double grid and the control electrode system is with regard to the Length of this system and the distance between this system and the cathode and the associated aperture is chosen so that the electrons after the seal modulation can enforce the control electrode system at least twice and in the same Transmit currents that maintain the high frequency vibrations. According to the Invention form both the brake chambers in such a device the speed-controlling spaces of the control electrode system also unite Part of a composite oscillation system. the energy for an external: Circle can be taken.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der eine für eine erfindungsgemäß ausgebildete Einrichtung bestimmte Röhre in zwei Querschnitten dargestellt ist.The invention is explained in more detail with reference to the drawing, in which a for a device designed according to the invention tube in two cross-sections is shown.

In den Fig. i und 2 bezeichnet i die Glaswand einer Entladungsröhre, die eine Kathode e und eine Blende 3 enthält. Die Geschwindigkeit der Elektronen in dem aus der Kathode heraustretenden und von der Blende scharf begrenzten Bündel wird unter Zuhilfenahme eines Steuerelektrodensystems gesteuert, das die vier Steuerelektroden 6, 4., 5 und 7 enthält. Das Steuersystem wird in Form eines dreifachen Lechersystems ausgebildet, das auf eine Viertelwellenlänge der zu erzeugenden Hochfrequenzschwingungen abgestimmt ist. Dem Steuerelektrodensystem wird eine in bezug auf die Kathode hohe positive Spannung zugeführt; auf der der Kathode abgewandten Seite ist das Bremselektrodensystem 9 und io angeordnet, dessen durchlochte Elektrode io in Form eines Doppelgitters ausgebildet ist und das sich auf (Kathodenpotential befindet, während die Platte 9 auf eine gegenüber der Kathode negative Spannung gebracht wird. Zur Strahlungsabschirmung sind die Elektroden 3 und io in Form einer das Steuerelektrodensystem umgebenden rechteckigen Buchse ausgebildet (Fig. 2). Die Streifen des Steuerelektrodensystems, von denen erwartet wird, daß sie gegenphasig mit den benachbarten Streifen schwingen, können durch Koppeldrähte paarweise verbunden werden, 6 mit 5 und q mit 7. Die Wirkungsweise der Einrichtung ist derart, daß auch die Bremsfelder zwischen den Elektroden 3 und 6 bzw. zwischen den Elektroden 7 und io sowohl die Geschwindigkeitssteuerung des aus der Kathode heraustretenden Elektronenbündels als auch die Abnahme der Energie aus dem nach der ersten Reflexion hinsichtlich der Dichte geänderten Bündel unterstützen. Die Energieableitung wird mittels zweier plattenförmiger Begrenzungselektroden 8 durchgeführt, die einen Teil einer durch die Wand der Entladungsröhre hindurchgeführten Lecherleitung bilden, die kapazitiv mit zwei benachbarten und somit gegenphasig schwingenden plattenförmigen Begrenzungselektroden des Steuerelektrodensvstems gekoppelt ist.In Figs. I and 2, i denotes the glass wall of a discharge tube, which contains a cathode e and a diaphragm 3. The speed of the electrons in the bundle emerging from the cathode and sharply delimited by the diaphragm is controlled with the aid of a control electrode system that includes the four control electrodes 6, 4th, 5 and 7 contains. The tax system is in the form of a triple hole system formed on a quarter wavelength of the high-frequency vibrations to be generated is matched. The control electrode system becomes high with respect to the cathode positive voltage supplied; The braking electrode system is on the side facing away from the cathode 9 and io arranged, the perforated electrode io in the form of a double grid is formed and which is at (cathode potential, while the plate 9 is brought to a negative voltage with respect to the cathode. For radiation shielding the electrodes 3 and io are in the form of a system surrounding the control electrode rectangular socket formed (Fig. 2). The strips of the control electrode system, which are expected to oscillate out of phase with the neighboring strips, can be connected in pairs with coupling wires, 6 with 5 and q with 7. The mode of operation the device is such that the braking fields between the electrodes 3 and 6 or between the electrodes 7 and io both the speed control of the electron beam emerging from the cathode as well as the decrease in energy from the bundle that has changed in terms of density after the first reflection. The energy is dissipated by means of two plate-shaped limiting electrodes 8 carried out, the part of a passed through the wall of the discharge tube Lecher line form, the capacitive with two neighboring and thus out of phase vibrating plate-shaped limiting electrodes of the control electrode system coupled is.

Claims

Claim: Device with a discharge tube in which a beam of electrons is generated, in which the speed of the electrons in the beam is controlled by an ultra-high frequency oscillation with the aid of an electrode system, whereupon the changes in speed are converted into changes in intensity with the aid of two braking electrode systems, according to patent 856; 671 , characterized in that both the two braking electrode systems and the speed controlling electrodes of the control system form part of a composite oscillation system from which energy can be drawn for an outer circuit.