DE908394C

DE908394C - Beam transformer

Info

Publication number: DE908394C
Application number: DEA4709A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Rolf Wideroee
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1949-12-02
Filing date: 1950-10-15
Publication date: 1954-04-05
Also published as: NL72582C; FR1028434A; US2663813A; GB693307A; CH277136A

Description

Bei einem Strahlentransformator mit einer toroidförmigen Vakuumröhre, in welchem Elektronen längs der geschlossenen elektrischen Kraftlinien eines die toroidförmige Röhre durchsetzenden, sich zeitlich ändernden magnetischen Flusses beschleunigt werden und dabei durch ein sich zeitlich ebenfalls änderndes Steuerfeld zum Umlauf auf einer wenigstens annähernd kreisförmigen Bahn gezwungen werden, läßt sich, wie die Erfahrung gezeigt hat, durch Anbringung von besonderen Hilfsspulen eine bessere Ausbeute erhalten, was durch folgende Betrachtungen erklärbar erscheint. In the case of a beam transformer with a toroidal vacuum tube in which electrons along the closed electrical lines of force of a toroidal tube penetrating time-changing magnetic flux are accelerated and thereby by a temporally also changing control field for circulation on an at least approximately circular As experience has shown, it is possible to force a path through the addition of special ones Auxiliary coils get a better yield, which appears to be explainable by the following considerations.

Im Steuerfeldraum eines solchen Strahlentransformators können die radialen Flußkomponenten oberhalb und unterhalb der Ebene, in der die kreisförmige Bahnkurve liegen soll, z. B. wegen ungenauer Montage des oberen Eisenkörpers gegenüber dem unteren oder aus anderen Gründen möglicherweise nicht genau gleich groß und entgegengerichtet ausfallen. Dies muß dann dazu führen, daß die Elektronenbahnkurve nicht in der erwähnten Ebene liegt, sondern in einer Fläche, die zwar im großen und ganzen mit dieser Ebene übereinstimmt, im einzelnen sich aber von ihr so stark entfernt, daß die Elektronen, die ja bei ihrem Umlauf von der Bahnkurve, auf der die Zentrifugalkräfte und die stabilisierenden Kräfte im Gleichgewicht stehen, nach oben und nach unten mehr oder weniger abweichen, an die Röhrenwände anstoßen und somit verlorengehen können.In the control field space of such a radiation transformer, the radial flux components above and below the level in which the circular trajectory should lie, e.g. B. because of inaccurate Mounting the upper iron body opposite the lower iron body or for other reasons may not be exactly the same size and opposite fail. This must then lead to the fact that the electron trajectory is not in the mentioned plane, but in a surface that it coincides with this level by and large, but differs so strongly from it in detail removes that the electrons, which are in their rotation from the trajectory on which the centrifugal forces and the stabilizing forces are in equilibrium, up and down more or less, butt against the tube walls and thus can be lost.

Gemäß der Erfindung wird bei einem Strahlentransformator der eingangs erwähnten Art mindestens eine Kurzschlußwindung angeordnet, welcheAccording to the invention, in a radiation transformer of the type mentioned at least a short-circuit winding arranged which

aus einem symmetrisch zur Äquatorialebene gelegenen Paar von kreisförmig gebogenen, konzentrisch zur Achse der Toroidröhre angeordneten Leitern und aus zwei Verbindungsleitungen besteht, welche die jeweils symmetrisch liegenden Enden der Leiter miteinander verbinden.from a pair of circularly curved, concentric pairs symmetrically to the equatorial plane to the axis of the toroidal tube arranged conductors and consists of two connecting lines, which connect the symmetrical ends of the conductors to each other.

Eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher mehrere Leiterpaare verschiedenen Durchmessers vorhanden sind, ist in Fig. ι dargestellt.An embodiment of the invention in which several pairs of conductors of different diameters are present, is shown in Fig. ι.

ίο Sie zeigt einen längs einer Meridianebene geführten Schnitt durch die toroidförmige Röhre. Die Wand der in bekannter Weise einen trapezförmigen Querschnitt aufweisenden Röhre ist mit io bezeichnet, und auf ihrer Außenfläche sind drei Paare von kreisförmigen Leitern, die zur Achse A-B der Toroidröhre konzentrisch liegen, angebracht. Das erste Leiterpaar ist mit ii, ii', das zweite mit 12, 12' und das dritte mit 13, 13' bezeichnet. Über die Verbindungsleitungen n^a und ii⁶, welche über dieίο It shows a section through the toroidal tube along a meridian plane. The wall of the tube, which has a trapezoidal cross-section in a known manner, is denoted by io, and on its outer surface three pairs of circular conductors which are concentric with the axis AB of the toroidal tube are attached. The first pair of conductors is designated with ii, ii ', the second with 12, 12' and the third with 13, 13 '. About the connecting lines n ^a and ii ⁶ , which over the

ao Außenfläche 14 des Toroids verlaufen, sind die Leiter 11 und 11' einander entgegengeschaltet. Die Leiter 12 und 12' sind über die Leitungen 12° und I2^& und die Leiter 13 und 13' über die Leitungen 13° und I3^&, die durch die mittlere öffnung des Toroids hindurchführen, gegeneinandergeschaltet. Diese Verbindungsleitungen sind bei der praktischen Ausführung viel näher benachbart angebracht, als es in Fig. 1 der Deutlichkeit halber dargestellt ist. Der die öffnung der Toroidröhre durchsetzende Induktionsfluß und derjenige Teil des Steuerflusses, welche j ede Windung durchsetzen, erzeugen in den beiden Einzelwindungen jedes Leiterpaares die gleiche Spannung, so daß durch die dargestellte Gegeneinander schaltung innerhalb jedes Leiterpaares diese Spannungen sich aufheben. Wenn dagegen eine radiale Flußkomponente auftritt, die nicht von einer gleich großen und entgegengesetzt gerichteten radialen Flußkomponente auf der anderen Seite der Äquatorialebene des Toroids begleitet ist, so wird die aus den Leitern 11 und 11' sowie den Verbindungsleitungen 11 ^a, n^& bestehende Kurzschlußwindung von einem Fluß durchsetzt, der einen diesen Fluß fast vollständig .kompensierenden Kurzschluß strom zur Folge hat.If the outer surface 14 of the toroid extends, the conductors 11 and 11 'are connected in opposition to one another. The conductors 12 and 12 'are connected ^{to one another via the lines 12 ° and I2 &} and the conductors 13 and 13' via the lines 13 ° and I3 ^& , which lead through the central opening of the toroid. In the practical embodiment, these connecting lines are attached much closer together than is shown in FIG. 1 for the sake of clarity. The induction flux penetrating the opening of the toroidal tube and that part of the control flux which penetrate each turn generate the same voltage in the two individual turns of each pair of conductors, so that these voltages cancel each other out within each pair of conductors as a result of the counter-circuit shown. If, on the other hand, a radial flux component occurs which is not accompanied by an equally large and oppositely directed radial flux component on the other side of the equatorial plane of the toroid, the short-circuit ^{turn consisting of the conductors 11 and 11 'and the connecting lines 11 a} , n ^& interspersed with a river, which results in a short-circuit current that almost completely compensates for this river.

Das gleiche gilt für die beiden übrigen, ebenfalls als Kurzschlußwindungen wirkenden Leiterpaare. Die Erfahrung hat gezeigt, daß sich mit Hilfe von Kurzschlußwindungen der in Fig. 1 dargestellten Art die Elektronenausbeute des Strahlentransformators und also auch die auf einer Antikathode erzeugte Röntgenstrahlenintensität oder die in einer Ionisationskammer durch die beschleunigten Elektronen hervorgerufene Ionisation sehr erheblich steigern läßt.The same applies to the two remaining pairs of conductors, which also act as short-circuit turns. Experience has shown that, with the aid of short-circuit windings, that shown in FIG Type the electron yield of the beam transformer and therefore also that on an anticathode generated X-ray intensity or that in an ionization chamber by the accelerated Electron-induced ionization can be increased very considerably.

Statt die Verbindungsleitungen zum Teil über die Außenfläche 14 und zum Teil durch das Innere des Toroids hindurchzuführen, kann man auch sämtliche dieser Verbindungsleitungen außen oder innen führen, wie es in Fig. 2, welche einen Teil der Toroidröhre 10 in der Achsenrichtung gesehen zeigt, für eine Führung über die Außenfläche darstellt. Für die oberhalb der Äquatorialebene des Toroids liegenden Leiter und für die Verbindungsleitungen zu den unterhalb der Äquatorialebene liegenden Leitern sind in Fig. 2 dieselben Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 1.Instead of the connecting lines pass therethrough to some extent beyond the outer surface 14 and partially through the interior of the toroid, one can also perform all of these connecting lines outside or inside, as shown in Fig. 2, which shows a part of Toroidröhre seen in the direction of axis 10, for represents a guide over the outer surface. The same reference numerals are used in FIG. 2 as in FIG. 1 for the conductors lying above the equatorial plane of the toroid and for the connecting lines to the conductors lying below the equatorial plane.

Eine weitere in Fig. 3 lediglich in der Aufsicht auf die Röhre 10 dargestellte Ausführungsform besteht darin, daß jeder Leiter nur einen Teil des Kreisumfangs, in Fig. 3 ein Sechstel desselben, umfaßt und einem den gleichen Teil umfassenden auf der anderen Seite entgegengeschaltet ist. Demgemäß entspricht der kreisbogenförmige Leiter 15 dem Leiter 11 in Fig. 1 und die Verbindungsleitungen i-5^a und is^& den Verbindungsleitungen ii^a und ii⁶. Der kreisbogenförmige Leiter 16 entspricht dem Leiter 12 in Fig. 1 und die Leitungen i6^a und 16⁶ den Verbindungsleitungen I2^ß und I2^& zu dem unterhalb der Äquatorialebene liegenden Leitungsstück von derselben Größe, demselben Krümmungs- radius und derselben· Lage, wie sie der Leiter 15 besitzt. In den übrigen fünf Sechsteln des Kreisumfangs wiederholt sich die in dem ersten Sechstel dargestellte Spulenanordnung. In jedem Sechstel sind fünf kreisbogenförmige Leiterpaare vorhanden an Stelle der drei Leiterpaare in Fig. 1 und 2.Another embodiment shown in Fig. 3 only in a plan view of the tube 10 consists in that each conductor comprises only a part of the circumference, in Fig. 3 one sixth of the same, and is connected to a one comprising the same part on the other side. Accordingly, the circular arc-shaped conductor 15 corresponds to the conductor 11 in FIG. 1 and the connecting lines i-5 ^a and is ^& the connecting lines ii ^a and ii ⁶ . The circular arc-shaped conductor 16 corresponds to the conductor 12 in Fig. 1 and the lines i6 ^a and 16 ⁶ ^ß the connecting lines I2 and ^I2 to the lying below the equatorial plane of the line piece of the same size, the same radius of curvature and the same · situation as the Head 15 owns. The coil arrangement shown in the first sixth is repeated in the remaining five sixths of the circumference. In every sixth there are five circular arc-shaped conductor pairs in place of the three conductor pairs in FIGS. 1 and 2.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sollen die Leiter bandförmig ausgebildet sein, z. B. aus Blechstreifen aus gut leitendem Material, vorzugsweise aus Kupfer, deren Dicke in der Größenordnung von ι mm oder darunter liegen kann und deren Breite etwa 5 mm oder darüber betragen kann, wobei die Breite, wie es in Fig. 4 wieder in einem Meridianschnitt durch die Röhre 10 dargestellt ist, überall in die Richtung des gewünschten punktiert gezeichneten magnetischen Steuerfeldes fällt, das zwischen den Polschuhen 17, 18 übergeht. Jedes Leiterpaar wird ebenso, wie es an Hand der Fig. 1 bis 3 für Leiter von fast 360⁰ Zentriwinkel oder von einem Bruchteil davon beschrieben ist, über Verbindungsleitungen zusammengeschaltet, so daß, wie bereits oben beschrieben, eine fast vollständige Auslöschung radialer Flußkomponenten erreicht wird. Darüber hinaus verhindert eine gut leitende Fläche ebenfalls durch log Kurzschlußwirkung das Auftreten von senkrecht zu ihr liegenden magnetischen Flüssen, so daß also die magnetischen Steuerkraftlinien zwischen den bandförmigen Leitern genau in die gewünschte Richtung gebracht werden und daher auch innerhalb der Toroidröhre mit besserer Annäherung den gewünschten Verlauf nehmen werden als ohne die bandförmigen Leiter.According to a further embodiment, the conductors should be designed in the form of a strip, e.g. B. from sheet metal strips of highly conductive material, preferably made of copper, the thickness of which can be of the order of ι mm or less and the width of about 5 mm or more, the width, as shown in Fig. 4 again in a meridional section is shown by the tube 10, falls everywhere in the direction of the desired dotted drawn magnetic control field that passes between the pole pieces 17, 18. Each wire pair is also, as it were, connected together at the Fig hand. 1 is described to 3 for conductors from almost 360 ⁰ central angle or of a fraction thereof via connecting lines, so that an almost complete cancellation of the radial flux components is achieved as already described above . In addition, a highly conductive surface also prevents the occurrence of magnetic fluxes perpendicular to it by means of a log short-circuit effect, so that the magnetic control force lines between the band-shaped conductors are brought exactly in the desired direction and therefore the desired course within the toroidal tube with better approximation will take as without the ribbon-shaped ladder.

Außerdem soll die toroidförmige Röhre in der Äquatorialebene noch von einem kreisförmig gebogenen Blech 19, das an mindestens einer Stelle des Umfangs aufgeschnitten ist, umgeben sein, das die Äquatorialebene senkrecht durchsetzt und in der Meridianebene derart gekrümmt ist, daß es überall in die Richtung des gewünschten magnetischen Steuerfeldes fällt. Dieses Blech beeinflußt den Steuerfeldverlauf wegen seiner größeren Breite durch die in ihm entstehenden Kurzschlußströme besonders wirkungsvoll. Ein gleichartiger Blechstreifen 20 kann in der inneren öffnung des Toroids angebracht werden.In addition, the toroidal tube in the equatorial plane is supposed to be curved by a circular one Sheet 19, which is cut open at at least one point on the circumference, be surrounded, the the equatorial plane penetrates perpendicularly and is so curved in the meridian plane that it is everywhere falls in the direction of the desired magnetic control field. This sheet affects the Control field course because of its greater width due to the short-circuit currents generated in it particularly effective. A similar sheet metal strip 20 can be in the inner opening of the toroid be attached.

Es empfiehlt sich, die beschriebenen Leiter direkt auf der äußeren Oberfläche der toroidförmigen Röhre anzubringen, was z. B. durch Aufkleben oder Aufkitten geschehen kann.It is best to place the described conductor directly on the outer surface of the toroidal shape To attach tube, what z. B. can be done by gluing or cementing.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Beam transformer with a toroidal vacuum tube in which electrons along the closed electrical lines of force of a toroidal tube penetrating temporally changing magnetic flux are accelerated and thereby through a Control field, which also changes over time, for circulation on an at least approximately circular one Orbit, characterized by at least one short-circuit turn, which consists of a pair of circularly curved, symmetrical to the equatorial plane conductors arranged concentrically to the axis of the toroidal tube and made up of two connection kits exists, which connect the symmetrically lying ends of the conductors to one another.

2. Radiation transformer according to claim i, characterized in that several pairs of conductors different diameters are available.

3. Radiation transformer according to claim 1, characterized in that each conductor is extends over the entire circumference.

4. Radiation transformer according to claim 1, characterized in that the conductors are ribbon-shaped are formed and their width dimension coincides with the direction of the magnetic control field.

5. radiation transformer according to claim 1, characterized by at least one the Sheet metal strips penetrating the equatorial plane perpendicularly and parallel to the desired circular path the electrons runs, is cut open at at least one point on the circumference and is so curved in the meridian plane that it is everywhere with the direction of the magnetic Control field coincides.

6. Radiation transformer according to claim 1, characterized in that the conductors are direct are mounted on the outer surface of the toroidal tube.

Referred publications:
U.S. Patent No. 2331788.

1 sheet of drawings

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