DE893694C - Elektronenroehre, insbesondere zur Erzeugung sehr kurzer elektrischer Wellen mit Geschwindigkeitssteuerung des Elektronenstromes - Google Patents

Description

• Die: Erfindung bezieht sich auf eine Röhre, bei der der Elektronenstrom, der von der Kathode geliefert wird, durch einander gegenüberstehende Steuerelektroden in seiner Geschwindigkeit gesteuert wird. Dieses Prinzip der Geschwindigkeitssteuerung wird beispielsweise bei den sogenannten Klystronröhren oder bei den Heilschen Laufzeitröhren angewendet. Die Steuerung des Elektronenstromes erfolgt bei diesen Röhren bekanntlich in der Weise, daß die von der Kathode kommenden, mit einer gewissen Geschwindigkeit fliegenden Elektronen durch ein aus zwei hintereinanderliegenden Steuerelektroden bestehendes Steuersystem hindurchtreten und durch die zwischen den beiden Steuerelektroden liegende Spannung (Steuerspannung) wechselweise beschleunigt bzw. verzögert werden. Die beiden das Steuersystem bildenden Elektroden werden in möglichst kleinem Abstand einander gegenübergestellt, derart, daß sich eine Wirkung ergibt, welche der einer elektrischen Doppelschicht nahekommt und Laufzeiteffekte beim Durchlaufen des endlichen Abstandes zwischen diesen beiden Elektroden möglichst vermieden werden. Will man zu sehr kurzen Wellen übergehen, dann ist es erforderlich, das von den Steuerelektroden und den an diesen angekoppelten Schwingkreis (Hohlraumschwüigkreis) gebildete schwingungsfähige System der kleineren Wellenlänge entsprechend anzupassen. Man könnte nun durch eine Verkleinerung aller Maße der Röhre diese Anpassung durchführen. Dabei ist es aber auch erforderlich, die Fläche der den Elektronenstrahl liefernden Elektrode in demselben Ausmaße wie die übrigen Dimensionen der Röhre bzw. des Hohlraumschwingkreises zu verkleinern, also den Röhrenstrom erheblich herabzusetzen. Will man diesem Nachteil aus dem Wege gehen und eine Kathode von verhältnismäßig großer Fläche verwenden, erweist es sich bei kleinen Wellenlängen, insbesondere unterhalb von etwa 15 mm als erforderlich, den Abstand der das Steuersystem bildenden Elektroden zu vergrößern, um die zwischen diesen vorhandene Kapazität ausreichend klein zu machen, damit die (in Form des Hohlraumkreises bzw. eines Teiles desselben) an die Elektroden anzukoppelnde Induktivität noch technisch in geeigneter Weise herstellbar ist. Führt man dies durch, dann zeigt sich jedoch, daß sehr große Verluste- auftreten, welche das Funktionieren der Anordnung nicht nur in Frage stellen, sondern bei sehr kleinen Wellenlängen überhaupt unmöglich machen. Die Erfindung gibt einen Weg an, diese Schwierigkeit zu vermeiden. Die Lösung des vorliegenden Problems gemäß der Erfindung besteht darin, daß der Abstand der beiden das Steuersystem bildenden Elektroden wenigstens annähernd so gewählt wird, daß der Laufzeitwinkel des Elektrodenstrahles zwischen den beiden Steuerelektroden bei der gegebenen Betriebsfrequenz wenigstens annähernd gleich 2 n wird. Der Laufzeitwinkel ist dabei definiert durch den Ausdruck , wobei co die Kreisfrequenz, x den Abstand der beiden das Steuersystem bildenden Elektroden und V, die den Elektronen durch irgendeine geeignete Beschleunigungsanordnung erteilte Anfangsgeschwindigkeit bedeutet. Es hat sich herausgestellt, daß bei dieser Wahl des Elektrodenabstandes die durch die Elektronenstrecke verursachte Dämpfung auf ein Mindestmaß herabgedrückt wird; andererseits aber gelingt es, bei solchen Abständen den Schwingkreis technisch in vorteilhafter Weise guszubilden und zu dimensionieren. Man erhält auch schon dann günstigere Verhältnisse, wenn man eine Abweichung des Laufzeitwinkels von etwa xo °/o von dem oben angegebenen Wert zuläßt.
• Zur Veranschaulichung der Erfindung ist in Fig. z eine Klystronröhre dargestellt. Diese besteht in bekannter Weise aus einer Kathode z, zwei Elektroden 2 und 3, welche miteinander das Steuersystem bilden und Teile eines Hohlraumschwingkreises q. sind. An das Steuersystem schließt sich der feldfreie Laufraum der Elektroden 5 an, der durch das von den Elektroden 6 und 7 gebildete Auskoppelsystem abgeschlossen wird. Auch dieses Auskoppelsystem bildet einen Teil des. Hohlraumresonators B. Mit g ist die Auffangelektrode bezeichnet. Die Abstände der Elektronen 2 und 3 bzw. 6 und 7 werden nun in der oben angegebenen Weise gewählt.
• Zur weiteren Erläuterung der oben beschriebenen Verhältnisse ist in Fig. 2 der Eingangswiderstand der Elektronenstrecke zwischen den beiden Steuerelektroden 2, 3 bzw. 6, 7 dargestellt. Der VerlustwiderstandR ist als Funktion des Laufzeitwinkels aufgetragen. Der Bereich, in welchem der Laufzeitwinkel nach der Erfindung zu liegen hat, ist mit II bezeichnet, zum Unterschied von dem Bereich I, in welchem bei den bekannten Röhren mit Geschwindigkeitssteuerung bisher stets gearbeitet wurde. Man erkennt aus der zeichnerischen Darstellung, daß der Laufzeitwinkel für den gemäß der Erfindung zu verwendenden Arbeitsbereich etwa 2 uc beträgt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Elektronenröhre, insbesondere zur Erzeugung sehr kurzer elektrischer Wellen mit Geschwindigkeitssteuerung des Elektronenstromes, gekennzeichnet durch eine solche Wahl des gegenseitigen Abstandes zwischen den beiden das Steuersystem bzw. den beiden das Auskoppelsystem bildenden Elektroden, daß der Laufzeitwinkel der Elektronenstrecke zwischen den beiden Elektroden etwa 2 uc beträgt, wobei der Laufzeitwinkel durch den Ausdruck = Kreisfrequenz, x = Elektrodenabstand, Tlo = Anfangsgeschwindigkeit der Elektroden) gegeben ist.