-
Schlitz-ano-den-Magnetfeldröhre zur Erzeugung von ultrakurzen, insbesondere
Dezimeter- oder Zentimeterwellen Die Erfindung betrifft eine Magnetfeldröhre zur
Erzeugung von. ultrakurzen, insbesondere Dezimeter- bzw. Zentimeterwellen, mit unterteiltem
Anodenzylinder und in Richtung der Zylinderachse wirkendem Magnetfeld. Durch die
Verbindung je zweier benachbarter Anodensegmente miteinander durch eine Selbstinduktion
sind mit der Nutzfrequenz schwingende Gebilde entstanden. Anodensegmente und Selbstinduktionen
können zu einer starren rosettenförmigen Einheit zusammengeschlossen sein, die mit
ihrem Außenring in die Wandung der Röhre hochvakuumdicht einsetzbar ist.
-
Es ist bekannt, eine derartige Röhre einfach aus einem Metall-, insbesondere
Kupferklotz in der Weise herauszuarbeiten, daß eine die Glühkathode axial aufnehmende
Z'entralbohrung mit einem Kranz der .gewünschten Zahl der Anodensegmente entsprechender
weiterer Bohrungen umgeben und jede einzelne Bohrung des Kranzes durch einen Schlitz
mit der Zentralbohrung verbunden wird. Durch beidseitige Einsenkung des Klotzes
in Richtung .der Anodenachse ist die Möglichkeit geschaffen, den Hochvakuumraum
durch Auflöten von Kupferplatten auf die beiderseitigen Ränder .dies Klotzes abzudecken.
Je eine Heizleitung für die Kathode wird auf beiden Seitendes Anodensystems durch
je einen seitlich in den Klotz eingesetzten Metallstutzen mit Hilfe einer Glaseinschmelzung
herangeführt. Eine der beiden Glaseinschmelzungen
besitzt einen
seitlichen Glasansatz für eine Getterkapsel zur Aufrechterhaltung des Hochvakuums.
Die Abnahme der Hochfrequenzenergie erfolgt durch eine konzentrische Rohrleitung,
deren Außenrohr seitlich an den Kupferklotz angeschlossen ist, während der Innenleiter
durch eine in das Schwing-,system hineinragende Schleife mit einem der Schwinggebilde
induktiv gekoppelt ist.
-
Dieser bekannte Aufbau einer Schlitzanoden-Magnetfeldröhre weist mannigfache
Mängel auf. Die beiden Glaseinschmelzungen. für die Kathodenzuführungen sind mechanisch
äußerst empfindlich. Vor allem stört der besondere Glasansatz für die Getterkapsel
und erhöht die Bruchgefahr. Die Katho,de wird von langen Molybdändrähten getragen
und ist daher nicht schüttelfest. Die induktive Auskopplung der Energie wird mit
kürzer werdender Wellenlänge wegen der entsprechenden Verkleinerung der einzelnen
Schwinggebilde und der Vergrößerung ihrer Zahl immer schwieriger und schließlich
unmöglich. Die Verkürzung der Wellenlänge bei möglichst großer Leistung macht ein
immer stärker werdendes Magnetfeld erforderlich. Es muß beim Aufbau. der Röhre Vorsorge
getroffen sein, daß die Verluste an magnetischen Kraftlinien möglichst gering sind.
Der Abstand zwischen den Magnetpolen muß also möglichst klein sein, damit alle Kraftlinien.
auf den Raum zwischen den Magnetpolen konzentriert werden.
-
Erfindungsgemäß wird zur Beseitigung der erwähnten Mängel und Erfüllung
obiger Forderungen ein neuartiger Aufbau. einer Schlitzanoden-Magnetfeldröhre mit
aus einem Metall-, insbesondere Kupferklotz herausgearbeitetem Schwingsystem der
Artvorgeschlagen, daß nur die eine Hälfte des Klotzes, für die Herausarbeitung ,des
Schwingsystems benutzt ist. Die andere Hälfte des Klotzes dagegen dient zur Unterbringung
und festen Lagerung der Glühkathode und eines Polschuhs des Magneten und der in
einem einzigen, zweckmäßigerweise auch Getterkapseln aufnehmenden, Glasansatz eingeschmolzenen
I-Ieizstromzuführungen. Die insbesondere galvanisch mit dem Schwingsystem gekoppelte
Energieableitung tritt einseitig zum Schwingsystem, etwa in,der zur Anodenachse
senkrechten Mittelebene des Klotzes, durch entsprechende, insbesondere axial zueinander
liegende Bohrungen mit angesetztem Metallstutzers und Glaseinschmelzungen in den
Klotz ein bzw. aus ihm aus. Die hochvakuumdichte Verlötung der Abdeckplatten und
der Metallstutzen mit dem Kupferklotz kann bei dieser Anordnung in einem einzigen
Arbeitsgang im Vakuum oder in einer neutralen Gas-, insbesondere Stickstoffatmosphäre
erfolgen. Da zwischen der Anode und. der Kathode Spannurgen von, i S kV und: mehr
liegen, ist es von besonderer Wichtigkeit, bei der Lagerung .der Kathode im Anodenklotz
durch Schaffung möglichst großer Kriechwege für gute Isolation zu sorgen. Durch
die Unterbringung des einen Polschuhs des Magneten im Anodenklotz und! damit im
Hochvakuumraum ist weitgehende Annäherung an den Anodenzylinder möglich. Aber auch
der Abstand des zweiten, außerhalb der Röhre liegenden Magnetpols vom Anodenzylinder
kann infolge d!er einseitigen Anordnung .der Heizstromzuleiturngen äußerst gering
gehalten werden. Zwischen Kathode und Abdeckplatte braucht nur,der Übersohlagsabstand
im Hochvakuum eingehalten zu werden. Der Magnetpol kann also dicht an d!ie Abdeckplatte
herangebracht werden.
-
Mit der einseitigen Anordnung .der Heizstromzuleitungen und der Energieableitung
zumAnodensystem und dem dadurch möglichen geringen Abstand! zwischen der einen Abdeckplatte
und dem Anodensystem ist ein weiterer Vorteil verbunden. Die Kapazität zwischen
dem Anodensystem und der Abdeckplatte kann dazu benutzt werden, durch Eindrücken
der Abdeckplatte die Röhre nachzutrimmen. Die Ausbildung der Abdeckplatte als nachgiebiger
Deckel schafft die Möglichkeit, durch axiale Verschiebung des Deckels, beispielsweise
mittels einer Spindel, die Wellenlänge zu ändern oder durch ein auf den Deckel wirkendes
Druckgestell mit Gliedern von unterschiedlicher Wärmeausdehnung die durch die Erwärmung
des Anodensystems eintretende Änderung der Schwingkreiskapazitäteu zwangsläufig
auszugleichen. Infolge der symmetrischen Anordnung der Heizstromzuleitungen und
der Energieableitung am Anodenklotz ist unter Aufsetzung einer Isolierkappe mit
Griff auf den, Heizzuleitungsansatz die Ausbildung der Röhre als Einsteckröhre möglich.
-
Eine Magnetfeldröhre gemäß der Erfindung ist in den Abbildungen beispielsweise
dargestellt. Es zeigt Abb. i eine Seitenansicht der Röhre unter Fortlassung der
einen Abdeckplatte mit dem Polschuh des Magneten und .dem lGlühkäthodenaufbau, Abb.
2 einen Querschnitt durch die vollständige Röhre in der durch die Anodlenachse und
die Achse des Innenleiters der Energieableitung bestimmten Ebene, Abb. 3 eine Draufsicht
auf die Röhre von der Seite der Kathodenzuführungen aus, Abb. q. einen Schnitt durch
denGlüh!kath-od-enaufbau, Abb. 5 eine Draufsicht auf dien Glühkathodenaufbau, Abb.
6 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Anodenklotzes mit nachgiebigem
Deckel, Abb. 7 eine Draufsicht auf den Anodenklotz mit nachgiebigem Deckel, Abb.8
eine teilweise ausgebrochene Seitenansicht einer Einsteckröhre.
-
In einem Kupferklotz i ist unter Einsenkung von zwei einander gegenüberliegenden
zylindrischen Hohlräumen in der einen Hälfte zunächst ein Stück 2 für die Herausarbeitung
des Anodensystems stehengelassen. In dem Stück 2 sind dann um eine Zentralbohrung
herum weitere zweiundzwanzig Bohrungen 3, angebracht, die durch Schlitze q. mit
der Zentralbohrung verbunden sind. Auf diese Weise ist eine zweiundzwanzigfache
geteilte Anode 5 entstanden, deren benachbarte Segmente miteinander durch je eine
Selbstinduktion zu mit
der Nutzfrequenz schwingenden. Gebilden verbunden
sind (Abb. i). In der Bohrung der zweiten Hälfte des Kupferklotzes i ist axial mit
der Anode der eine Pol @6t eines für die Erzeugung des magnetischen Feldes vorgesehenen
Magneten, untergebracht, der mit seinem Flansch 7 durch einen Kupfer- oder Messingring
8) im Kupferklotz fixiert ist. Auf den Ring 8 ist runter Einfügen von Unterlegscheiben
9, ein ringförmiger Keramikkörper i0 aufgeschraubt. Dieser .dient als Träger einer
mit drei Beinen i i versehenen, axial zur Anode angeordneten Scheibe 12 aus nicht
ferromagnetischem Metall, z. B. Molybdän, auf welche die Glühkathode in Gestalt.
eines mit einem stark Elektronen emittierenden Belag, z. B. Bariumoxyd, versehenen
Zylinders )i3 mit innenliegender Heizwendel 14 aufgesetzt ist. Die Heizanschlüsse
der Wendel 14 werden durch :die Drähte 15, 16 gebil,d@et, von denen .der eine an
die Lasche 17 (Abb. 5), der andere an .die Scheibe 12 angeschlossen ist. Der ganze
Aufbau ist so ,gewählt, daß möglichst grolle Kriechwege geschaffen werden. Der Keramikkörper
i o ist durch nur drei in ihm versenkte Schrauben 18 auf diem Ring 8 befestigt und
liegt nur durch die an den Schraubstellen vorhandenen Unterlegscheiben 9 auf ihm
auf. Die drei Beine der Scheibe 12 stehen in der Mitte zwischen den Schraubstellen
auf dem Keramikring (Abb, 4, 5). Den beidseitigen Abschluß -des Hochvakuumraumes
bilden zwei auf den stehengebliebenen Rande des Kupferklotzes i aufgelötete, zweckmäßigerweise
ebenfalls aus Kupfer bestehende Abdeckplatten i95 2o. Der an die Abdeckplatte i9
dicht herangebrachte zweite Magnetpol 21 ist in Abb. 2 ;gestrichelt angedeutet.
Für die, Heizstromzuführungen und die Energieableitung ist der Kupferklotz i in
seiner zur Anodenachse senkrechten. Mittelebene mit zwei zweckmäßigerweise zucinandm
axialen Bohrungen 22, 23 versehen. Auf den Endflansch der Bohrung 22 ist ein Rohrstutzen
24 aufgesetzt, der durch einen Glasansatz 25 abgeschlossen ist. In den Glasansatz
sind die beiden Heizstromzuführungen 26, 27 eingeschmolzen. Außerdem sind in ihm
Getterkapseln 28 zur Aufrechterhaltung,des Hochvakuums untergebracht. In das Endstück
der Bohrung 23 ist ein Rohrstutzen 29 eingesetzt, in dessen Glasansatz 30 der mit
dem Schwingsystem galvanisch gekoppelte Innenleiter 31 der für die Energieentnahme
vorgesehenen konzentrischen Rohrleitung eingeschmolzen ist. Das nur :gestrichelt
angedeutete Außenrohr 3#2 ist auf das Endstück der Bohrung 23 des Kupferklotzes
aufgesetzt. Die Anordnung ist so getroffen, .d,aß die beiden Rohrstutzen 24., 29
und die beiden Abdeckplatten i9, 2o in einem einzigen Arbeitsgang in einer Stickstoffatmosphäre
mit dem Kupferklotz verlötet werden können.
-
Der Einfachheit halber kann Vorsorge getroffen sein, d'aß aus dem
Kupferklotz ii auch Kühlrippen für die Röhre herausgearbeitet werden können, wie
es aus der Abb. 3 ersichtlich ist.
-
Die Abb. 6 und. 7 zeigen eine Ausführung der Röhre, bei der an Stelle
.der einfachen Abdeckplatte i9 ein unter Einfügen eines Federkörpers 33 nachgiebiger
Deckel als Abdeckung des Hochvakuumraumes vorhanden: ist. Der zentrale Teil des
Deckels ist .mit dem Magnetpol 21 fest verbunden, der von einem Druckgestell aus
Stäben getragen wird, dessen Werkstoffe so gewählt sind, .daß auch bei langdauerndem
Betrieb und entsprechender Erhitzung der Röhre die Wellenlänge konstant bleibt.
Bei der Erhitzung :der Röhre dehnt sich selbstverständlich das Anodensystem aus,
es ändern sich die Schwingkreiskapazitäten und eine Wellenlängenänderung würde die
Folge sein. Um dies zu verhindern, ist der Magnetpol 2i an einer Lasche 34 angebracht,
die von zwei Stäben '315 getragen wird, die ihrerseits mit zwei auf der entgegengesetzten
Seite der Röhre befestigten Zapfen 36 gekoppelt sind. Bei hinsichtlich unterschiedlicher
Wärmeausdehnung geeigneter Wahl des Werkstoffes für Stäbe und Zapfen kann es erreicht
werden, daß bei Erwärmun der Röhre die Kapazität zwischen :dem Anodensystem und
dem unmittelbar benachbarten Teil des Deckels sich so ändert, daß sie gerade die
durch die Erwärmung eintretende Änderung der Schwingkreiskapazitäten ausgleicht.
-
Bei der Ausführung dIer Röhre gemäß Abb. 8 ist über :den Heizzuleitungsansatz
eine Isolierkappe 37, mit Griff 38 ,gesetzt, um die Röhre einfach in den, Apparat
einschieben zu können. Für den elektrischen. Anschluß der beiden Hei'zstromzuführun-,gen
26, 27 sind Steckerstifte 39 vorgesehen.