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Anordnung zur Erzeugung ultrakurzer elektrischer Wellen Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung ultralkurzer elektrischer Wellen. Es ist
bekannt, zwischen zwei mit einem Schwingreis gekoppelte Kondensatorplatten einen
Elektronenstrahl hindurchzuschießen und die Elektronen durch ein magnetisches Führungsfeld
auf Kreisbahnen derart zu lenken, daß die Elektronen nach ihrem ersten Durchtritt
durch den Zwischenraum zwischen den Kondensatorplatten diesen Raum nochmals durchlaufen.
Dabei geben .die Elektronen durch Induktionswirkung Energie an,den Schwingungskreis
ab, so @daß elektrische Schwingungen von sehr kleiner Wellenlänge angestoßen werden.
Bei der bekannten Anordnung ist die Ebene (der Elektronenbahnen senkrecht zu der
Ebene der Kondensatorplatten. Der Elektronenstrahl ist schräg zur Plattenebene gerichtet.
Gemäß der Erfindung ist nun bei einer Einrichtung zur Erzeugung ultrakurzer Wellen,
bei welcher der Zwischenraum zwischen zwei mit einem Schwingungskreis gekoppelten
Kondensatorplatten von einem Elektronenstrahl durchsetzt wird, auf den ein Magnetfeld
derart einwirkt, daß die Elektronen auf Kreisbahnen wieder in den genannten Zwischenraum
zurückgeführt werden, die Anordnung ,so getroffen, daß die Elektronen kreis-bzw.
schraubenlinienartige Bahnen beschreiben, derenAchse wenigstens annähernd senkrecht
zu den Kondensatorplattensteht. Diese Anordnung hat den Vorteil, ,daß die Anforderungen
an die Homogenität des Magnetfeldes und an die Genauigkeit der Einstellung der Größe
des Magnetfeldes und der zur Bildung des Elektronenstrahles notwendigen Spannungen
weniger groß sind als bei der bekannten
Anordnung," bei der-geringfügige
Feld- und Spannungsänderungen- sowie andere Einflüsse leicht zur Folge haben können,
daß die Elektronen, anstatt den Zwischenraum zwischen Aden Kondensatorplatten zu
durchsetzen, an diesen außen vorbeigehen oder auf diese auftreffen. Beider Anordnung
nach der Erfindung spielen derartige seitliche Verlagerungen des Elektronenstrahles
keine besondere Rolle, da die Verschiebungen j ä in einer .zur Eben der Kondensatorplatten
praktisch parallelen Ebene erfolgen. Die Anordnung nach der Erfindung erweist sich
-als besonders günstig, wenn eine besonders gute Ausnutzung der Elektronen im Strahlerzeugungssystem
durch einen mehrmaligen Durchgang der einzelnen Elektronen. durch das Anfachungs:system
angestrebt wird.
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DieErfindung ist in denFiguren veranschaulicht. Bei derAnordnung uachFig.
i wird derEle'ktronenstra'hl io, der von einer geeigneten Elektronenanordnung erzeugt
wird, von der Seite zwischen .die Platten i i und 12 eines Kondensators hineinbeschossen,
die .bei dem darge stellten Ausführungsbeispiel mit einem Induktionsbügel 13 zu
einem Schwingurngsikreis zusammengeschlossen -sind:Wenn das .System hochfrequent
schwingt, dann wird der Elektrönenstranl durch- das- Feld- zwischen den beiden-
Platten i i und 12 periodisch albgelenkt. Auf den Strahl io wirkt nach seinem Durchtritt
durch den Kondensator ein homogenes magnetisches Feld 14 ein, so daß der Strahl
eine Schraulbenlinie beschreibt und wieder zu,dem aus den beiden Platten ii und
12 bestehenden Steuersystem zurückgelangt. Dabei wird,die Laufzeit der Elektronen
durch entsprechende Wahl der Stänke des .Magnetfeldes so eingestellt, @ daß die
Spannung zwischen,den beiden Kondeusatorplatten inzwischen das umgekehrte Vorzeichen
angenommen hat, so daß der auftreffende Elektronenstrahl-,dein Schwingungskreis
Energie zuführt. Diese Energie kann entweder galvanisch auf den Schwingungskreis
übertragen werden, dadurch, daß der Strahl auf die Platten oder mit ihnen verbundene
Auffangflächen 15 bzw. 16 auftrifft, oder auch durch Induktionswirkung, und zwar
@dadurch, daß sich der Elektronenstrahl wechselweise,der einen .bzw:,der anderen
.der beiden Elektroden i i und 12 nähert und an ihnen Ladungen induziert. In letzterem
Fall kann man es so einrichten, daß der Strahl nochmals zwischen den Platten ii
und 12 des Steuersystems hindurchfliegt, Energie abgibt, wieder einen Kreis beschreibt
und sich das Spiel wiederholt, bis der größte Teil ider Energie des Strahles verbraucht
isst. Die Elektronen verlieren zwar bei jedem Durchgang .durch das Steuersystem
an Geschwi.ndigkeit; dabei verkürzt sich aber auch ihre Kreisbahn; so daß. (die
Phäsenhedingungen für die Anregung von Schwingungen stets erfüllt bleiben. Es kann
unter Umständen . zweckmäßig sein, dem elektrischen Wechselfeld zwischen den 'beiden
Plätten i i und 12 ein .elektrisches Gleichfeld zu überlagern, Aderart, daß die
Elektronenbahn zwischen den Platten in Richtung-zum Mittelpunkt der Kreisbahn verlagert
wird. Es kann ferner zweckmäßiz sein. eine Elektrode anzubringen, um die Elektronen,
die nach mehreren Umläufen ihre Energie verloren haben, aus -dem Strahlengang auszusondern.
Hierzu kann z. B. eine der Elektroden dienen, durch die das erwähnte, zum Kondensatorfeld
senkrecht stehende elektrische Gleichfeld erzeugt wird.
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Macht man .das magnetische Führungsfeld inhomogen,derart, daß es an
der Stelle des Modulationssystems am stärksten ist und von dem System weg nach allen
Richtungen abnimmst, .so kann man eine Strahlenbahn erhalten, wie sie in Fig. 2
dargestellt ist. Mit 17 ist das aus den beiden Platten bestehende Modulationssystem
bezeichnet, das hier in der Draufsicht gezeigt ist. 18 ist die .die beiden Platten
verbindende Induktionsschleife. Der Strahl ig wird in der ersichtlichen Weise :durch
das inhomogene Magnetfeld geführt und tritt mehrmals zwischen den beiden Platten
hindurch, wobei er bei jedem Durchgang durch .das Modulatdonssystem Energie an den
Schwingkreis abgibt. Auch hier hat das Magnetfeld lgerade eine solche Stärke und
eine derartige vorgegebene Inhomogenität, daß seine Laufzeit zwischen je zwei Durchgängen
durch das System immer eine halbe Periodendauer der zu erzeugenden Schwingung .beträgt.
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Bei .der konstruktiven Durchbildung lder Einrichtung nach der Erfindung
muß dafür gesorgt werden, @daß das Elektrodensystem, das zur Erzeugung .des Elektronenstrahles
dient, die Kreisbahn der Elektronen nicht stört, d. h. ,daß die Elektronen an diesem
System vorbei in das zur Modulation dienende Eiektrodensystem gelangen. Dies kann
man durch. geeignete Abdeckung des Magnetfeldes oder dadurch erreichen, daß man
in den Strahlengang der Elektronen z. B. blendenförmi:ge Elektroden bzw. Elektrodensysteme
einschaltet, welche die Elektronen derart abbremsen bzw. beschleunigen, daß ihre
Bahn beim Wieder-eintritt in das Modulationssystem gegen ihre ursprüngliche Bahn
seitlich verschöben ist. Eine derartige Elektrode ist in Fig. r bei 2o dargestellt.
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Eine Modulation der erzeugten Hochfrequenzschwingungen kann dadurch
erfolgen, daß die Spannung oder der Strom des Elektronenstrahles im Erzeugersystem
des Strahles gesteuert wird.
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Die Erfindung abringt eine leistungsfähige Anordnung zur Erzeugung
hochfrequenter elektrischer Schwingungen, die nur wenig Raum einnimmt. Die Erzeugung
von Schwingungen mit einer Wellenlänge von etwa io cm ist z. B. möglich, wenn die
Elektronen mit einer Geschwindigkeit von etwa iooöo V ,in das Modulationssys.tem
eingeschossen werden, ohne daß der Radius der Elektronenbahnen mehr als einige Zentimeter
beträgt. Für eine Kreisbahn mit einem Radius von nur 3 cm .braucht man z. B. nur
ein Magnetfeld, das eine Felldstärke von etwa 6o AW/cm hat.