DE916442C

DE916442C - Velocity-modulated transit time tubes with cavity resonators and magnetic beam concentration

Info

Publication number: DE916442C
Application number: DEA11798D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Herbert Doering
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1940-08-08
Filing date: 1940-08-09
Publication date: 1954-08-09

Description

(WiGBL S. 175)(WiGBL p. 175)

AUSGEGEBEN AM 9. AUGUST 1954ISSUED AUGUST 9, 1954

A 11798 VIIIc 121gA 11798 VIIIc 121g

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

Zusatz zum Patent 908Addendum to patent 908

(Ges. v. 15. 7. 51)(Ges. V. July 15, 51)

Patenterteilung bekanntgemacht am 1. Juli 1954Patent granted on July 1, 1954

Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Laufzeitröhren, bei denen ein Elektronenstrahl durch eine Steuereinrichtung (Modulationskammer) in seiner Geschwindigkeit moduliert wird, zur Erzeugung, Verstärkung oder Gleichrichtung hochfrequenter, insbesondere ultrahochfrequenter elektrischer Schwingungen. Gemäß dem Hauptpatent soll die dem Elektronenstrahl innerhalb der Steuereinrichtung aufgedrückte Geschwindigkeitsmodulation erst außerhalb des Wirkungsbereiches der Steuereinrichtung in eine Dichtemodulation umgewandelt werden. Fernerhin sind Gegenstand des Hauptpatents Anordnungen zur Ausübung dieses Verfahrens.The main patent relates to a method for operating time tubes in which an electron beam modulated in its speed by a control device (modulation chamber) becomes, for generation, amplification or rectification of high frequency, especially ultra high frequency electrical vibrations. According to the main patent, the speed modulation imposed on the electron beam within the control device is intended can only be converted into a density modulation outside the range of action of the control device. Furthermore the subject of the main patent is arrangements for carrying out this process.

Für die Funktion von Laufzeitröhren mit Geschwindigkeitsmodulation ist ein sehr wesentlicher Punkt die gute Konzentrierung der Elektronen. Diese Konzentrierung ist insbesondere an den Stellen erforderlich, an denen der Elektronenstrahl starken Wechselfeldern und damit de- ao fokussierenden Kräften ausgesetzt ist. Es sind bereits Anordnungen vorgeschlagen worden, bei denen besonders starke konzentrierende Mittel an diesen Stellen angebracht sind. Beispielsweise hatFor the function of transit time tubes with speed modulation is a very essential one Point the good concentration of electrons. This focus is particularly on the places required where the electron beam has strong alternating fields and thus de- ao is exposed to focusing forces. Arrangements have already been proposed at where particularly strong concentrating agents are attached to these areas. For example, has

man Eisenjoche, in denen ein magnetischer Fluß erzeugt wird, benutzt. Die den Laufraum und den übrigen Teil des Elektronenlaufweges umgebenden Teile bilden dann die Polschuhe des Jochmagnets. Diese Polschuhe sind beispielsweise auf einem Glasrohr, welches das eigentliche Entladungsrohr darstellt, festgekittet.one uses iron yokes in which a magnetic flux is generated. The running room and the The remaining parts of the electron path then form the pole pieces of the yoke magnet. These pole pieces are, for example, on a glass tube, which is the actual discharge tube represents, cemented.

Die Erfindung betrifft eine geschwindigkeitsmodulierte Laufzeitröhre, insbesondere eine An-Ordnung zur Ausübung des Verfahrens nach dem Hauptpatent, mit Hohlraumresonatoren und magnetischer Strahlkonzentrierung. Nach der Erfindung ist der magnetische Kreis der Röhre aus zwei an den Enden magnetisch geschlossenen koaxialen Zylindern aus ferromagnetischem Material aufgebaut, von denen der innere Zylinder, der an den mit Gittern versehenen Stellen geschlitzt ist, den Laufweg des Elektronenstrahles umgibt und eine oder mehrere zur Strahlkonzentration dienende ao Spulen trägt, und die Hohlraumresonatoren sind durch Querwände, welche die Teile des inneren Zylinders mit dem äußeren Zylinder verbinden, aus dem Hohlraum zwischen den beiden koaxialen Zylindern abgeteilt. Die Anordnung zeichnet sich dadurch aus, daß es möglich ist, die Magnetfelder zur Strahlkonzentration in der Nähe des Elektronenstrahles bzw. in der Nähe der Steuer- und Auskoppelelektroden anzuordnen. Es wird also erreicht, daß der Elektronenstrahl das Entladungsrohr so durchläuft, daß möglichst wenig Elektronen auf dem Weg zur Anode durch Aufprall auf Gitter, Blenden oder auf den Laufraum verlorengehen.The invention relates to a speed-modulated time-of-flight tube, in particular an on-order to practice the method according to the main patent, with cavity resonators and magnetic Beam concentration. According to the invention, the magnetic circuit of the tube is made up of two the ends of magnetically closed coaxial cylinders made of ferromagnetic material, of which the inner cylinder, which is slotted at the gridded places, the Surrounds the path of the electron beam and one or more serving for beam concentration ao carries coils, and the cavity resonators are through transverse walls, which are the parts of the interior Connect the cylinder to the outer cylinder, from the cavity between the two coaxial Cylinders. The arrangement is characterized in that it is possible to use the magnetic fields for beam concentration in the vicinity of the electron beam or in the vicinity of the control and decoupling electrodes to arrange. It is thus achieved that the electron beam so runs through so that as few electrons as possible on their way to the anode by hitting the grid, Fades or lost on the running space.

In den Figuren sind in zum Teil schematischer Weise Ausführungsbeispiele der angegebenen An-Ordnung dargestellt. Bei der Anordnung nach Fig. ι ist innerhalb des Ansatzes 1 das aus Elektrode und Fokussierungszylindern bestehende Strahlerzeugungssystem 2 angeordnet. Der von dem Strahlerzeugungssystem ausgehende Elektronenstrahl 27 durchsetzt nacheinander die Gitter 4, 5 des Hohlraumresonators 10 und die Gitter 6, 7 des Hohlraumresonators 11. Die Elektronen werden dann von der Anode 3 aufgefangen. Der Laufraum ist durch die rohrförmigen Elektroden 8, 9 begrenzt, welche durch einen Schlitz 18 voneinander getrennt sind, um auch an dieser Stelle eine Strahlkonzentrierung zu erzielen. Hinter dem Schlitz 18 ist nämlich die Fokussierungsspule 15 angeordnet. Die magnetischen Kraftlinien verlaufen bei der dargestellten Anordnung also über die Spalte 18,28 zur Kathode 2, wo ein magnetischer Schluß (eiserne Abschlußplatte 29) sie zu dem Außenleiter 12 der Hohlraumresonatoren überführt. Der Außenleiter 12 bildet gleichzeitig die Wand des Vakuumgefäßes. Durch eine weitere eiserne Abschlußplatte 30 wird der magnetische Fluß wieder an den Innenleiter zurückgeführt und gelangt über den Spalt 31 zur Spule zurück. Durch diese Anordnung wird in einfacher Weise der Strahl an den beiden Hochfrequenzschlitzen und im Laufraum selbst konzentriert. Zur Abstützung der den Laufraum umgebenden Zylinder 8, 9 dienen die aus Kupfer bestehenden Stützen 13, 14. Um eine Abstimmung des Auskopplers 11 zu erreichen, ist eine dünne gerillte Metallmembran 16 vorgesehen, die mit dem die Anode 3 enthaltenden verschiebbaren Rohr 32 vakuumdicht verbunden ist. Zur Verschiebung des Anodenrohres und damit zur Abstimmung, des Auskopplers dient die mit einem Gewinde 33 versehene, auf dem Rohr 32 angebrachte Schraube 17. Die rohrförmigen Körper 8, 9, 32, 34 und 12 sowie die Abschlußscheiben 29 und 30 bestehen aus einem ferromagnetischen Werkstoff, vorzugsweise Eisen. An den Stellen, wo es auf gute Hochfrequenzleitfähigkeit ankommt, ist das Eisen mit einer Schicht guter Leitfähigkeit, beispielsweise Silber oder Kupfer, überzogen. Gegebenenfalls können statt der Überzüge auch entsprechende Zwischenlagen aus dem Werkstoff guter Leitfähigkeit vorgesehen sein. Während bei der Anordnung nach Fig. 1 die Spule 15 im Vakuum angeordnet ist, vermeidet die Anordnung nach Fig. 2 die Anordnung der Spule im Vakuum. Wenn die Spule im Vakuum angeordnet wird, ist es nämlich erforderlich, besondere Maßnahmen zu treffen, um ein gutes Vakuum im Laufzeitrohr zu erhalten. Aus diesem Grunde ist die Magnetisierungsspule 15 bei der Anordnung nach Fig. 1 innerhalb einer vakuumdicht verlöteten Kupferhülle angebracht. Demgegenüber sind diese Maß- go nahmen bei der Anordnung nach Fig. 1 nicht erforderlich, da die Konzentrierungsspulen 19 und 20 außerhalb des Vakuums angeordnet sind. Sie sind auf die Anoden- und Kathodenseite des Entladungsrohres aufgesetzt. Die Anordnung nach Fig. 2 entspricht im übrigen der Anordnung nach Fig. i. Lediglich der Lauf raum ist von einem einzigen rohrförmigen Körper 21 umgeben, da eine Teilung des Laufraumes nicht erforderlich ist. Demgegenüber ist jedoch der rohrförmige Körper 34 der Fig. 1 bei der Anordnung nach Fig. 2 mit einem Schlitz 35 versehen. Der rohrförmige Körper besteht also bei dieser Anordnung aus zwei durch den Schlitz voneinander getrennten Rohren 22 und 23. Gegebenenfalls kann der Innenzylinder, wenn es erforderlich ist, zur Erzeugung weiterer Konzentrierungsfelder noch mehrmals unterteilt sein. Die Auskopplung und Einkopplung der Hochfrequenzenergie erfolgt in bekannter Weise durch Einführen von Leiterschleifen oder -stäben. Die Abstimmung der Resonatoren erfolgt durch Verwendung von dünnen gerollten Metallmembranen, mit deren Hilfe der Gitterabstand 6, 7 verändert werden kann. Gegebenenfalls kann eine derartige Metallmembran auch bei dem Modulator vorgesehen werden, so daß auch die Breite des Spaltes 28 geregelt werden kann. Der Modulator ist bei der Anordnung nach Fig. 2 durch die Wandungsteile 18, 12 und 13 begrenzt, während der Auskoppler durch die Wandungsteile 14, 12 und 16 begrenzt ist. Die Membran 16 sowie die zum vakuumdichten Abschluß dienende Scheibe 18 und die Abstützkörper 13 und 14 bestehen aus Kupfer, während die übrigen Teile des Entladungsgefäßes im wesentlichen aus Eisen bzw. versilbertem oder verkupfertem Eisen bestehen.In the figures, exemplary embodiments of the specified arrangement are shown in a partly schematic manner. In the arrangement according to FIG. 1, the beam generating system 2 consisting of the electrode and focusing cylinders is arranged within the extension 1. The electron beam 27 emanating from the beam generation system successively passes through the grids 4, 5 of the cavity resonator 10 and the grids 6, 7 of the cavity resonator 11. The electrons are then captured by the anode 3. The running space is delimited by the tubular electrodes 8, 9, which are separated from one another by a slot 18 in order to achieve a beam concentration at this point as well. Namely, the focusing coil 15 is arranged behind the slot 18. In the arrangement shown, the magnetic lines of force run over the gaps 18, 28 to the cathode 2, where a magnetic circuit (iron end plate 29) transfers them to the outer conductor 12 of the cavity resonators. The outer conductor 12 at the same time forms the wall of the vacuum vessel. The magnetic flux is returned to the inner conductor through a further iron closing plate 30 and returns to the coil via the gap 31. With this arrangement, the beam is concentrated in a simple manner at the two high-frequency slots and in the running space itself. The copper supports 13, 14 are used to support the cylinders 8, 9 surrounding the running space . The threaded 33, mounted on the tube 32 screw 9 32 serves for displacement of the anode tube and to the vote, the output coupler 17. The tubular body 8, 34 and 12 and the lenses 29 and 30 consist of a ferromagnetic material , preferably iron. In the places where good high-frequency conductivity is important, the iron is coated with a layer of good conductivity, for example silver or copper. If necessary, instead of the coatings, corresponding intermediate layers made of the material of good conductivity can also be provided. While in the arrangement according to FIG. 1 the coil 15 is arranged in a vacuum, the arrangement according to FIG. 2 avoids the arrangement of the coil in a vacuum. If the coil is arranged in a vacuum, it is necessary to take special measures in order to obtain a good vacuum in the travel time tube. For this reason, the magnetizing coil 15 in the arrangement according to FIG. 1 is attached within a vacuum-tight soldered copper sheath. In contrast, these measures are not required in the arrangement according to FIG. 1, since the concentrating coils 19 and 20 are arranged outside the vacuum. They are placed on the anode and cathode side of the discharge tube. The arrangement according to FIG. 2 otherwise corresponds to the arrangement according to FIG. Only the running space is surrounded by a single tubular body 21, since it is not necessary to divide the running space. In contrast, however, the tubular body 34 of FIG. 1 is provided with a slot 35 in the arrangement according to FIG. In this arrangement, the tubular body therefore consists of two tubes 22 and 23 separated from one another by the slot. If necessary, the inner cylinder can, if necessary, be subdivided several times to generate further concentration fields. The high-frequency energy is coupled out and coupled in in a known manner by inserting conductor loops or rods. The resonators are tuned by using thin rolled metal membranes, with the help of which the grid spacing 6, 7 can be changed. If necessary, such a metal membrane can also be provided in the modulator, so that the width of the gap 28 can also be regulated. In the arrangement according to FIG. 2, the modulator is delimited by the wall parts 18, 12 and 13, while the decoupler is delimited by the wall parts 14, 12 and 16 . The membrane 16 as well as the disk 18 serving for the vacuum-tight seal and the support bodies 13 and 14 consist of copper, while the remaining parts of the discharge vessel consist essentially of iron or silver-plated or copper-plated iron.

Gegebenenfalls kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß der Modulator an den Auskoppler grenzt, ΐη diesem Fall werden die den Modulator und den Auskoppler begrenzenden Ringscheiben 13, 14 zu einer einzigen Ringscheibe kombiniert, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist. Die Ringscheibe 24 wird dann mit einer Öffnung versehen, durch die die Resonatoren in Verbindung stehen. Mitunter hat es sich auch als zweckmäßig erwiesen, besondere Leiterstäbe zwischen dem Modulator und dem Auskoppler vorzusehen, um eine Kopplung zwischen den Resonatoren zu ermöglichen.If necessary, the arrangement can also be made so that the modulator is connected to the decoupler borders, ΐη in this case are those which limit the modulator and the decoupler Ring disks 13, 14 combined to form a single ring disk, as shown in FIG. 3. The washer 24 is then provided with an opening through which the resonators communicate stand. Sometimes it has also proven useful to use special ladder bars between the modulator and the decoupler to provide coupling between the resonators to enable.

Wenn in den Figuren stets Konzentrierungs-If in the figures there is always concentration

t5 spulen dargestellt sind, so können diese Spulen, wenn es zweckmäßig erscheint, auch durch permanente Magnete ersetzt werden.t5 coils are shown, these coils, if it seems appropriate, they can also be replaced by permanent magnets.

Claims

Patent claims:

so i. Velocity-modulated transit time tube

with cavity resonators and magnetic beam concentration, in particular arrangement to carry out a method according to patent 908,743, in which an electron flow

^a 5 is modulated in its speed by a control device in such a way that it is only converted into a density modulation outside the range of action of the control device, characterized in that the magnetic circuit of the tube is made up of two coaxial cylinders, magnetically closed at the ends, made of ferromagnetic material, of which the inner cylinder, which is annularly slotted at the points provided with grids, surrounds the path of the electron beam and carries one or more coils serving for beam concentration, and that the cavity resonators by transverse walls which connect the parts of the inner cylinder with the outer cylinder , are partitioned from the cavity between the two coaxial cylinders.

2. Speed-modulated transit time tube according to claim 1, characterized in that the electrode surrounding the running space is provided with a slot and that the for

Beam concentration serving coil is arranged at the location of the slot.

3. Speed-modulated transit time tube according to claim 1 or 2, characterized in that that the coils used for beam concentration are on the cathode and / or anode side of the discharge vessel are arranged (Fig. 2).

4. Speed-modulated transit time tube according to Claim 1 or the following, characterized in that that the transverse walls are combined into a single partition.

5. Speed-modulated transit time tube according to claim 4, characterized in that the partition wall is provided with a bore.

6. Velocity-modulated transit time tube according to claim 4, characterized in that · a coupling pin is guided through the partition wall.

7. Speed-modulated transit time tube according to claim 1 or the following, characterized in that that at least one of the resonators on the side facing the cathode or anode by a to change the Grid spacing adjustable grooved metal membrane is limited.

8. Speed-modulated transit time tube according to claim 7, characterized in that the tube containing the cathode or anode can be displaced to change the grid spacing is arranged.

9. Velocity-modulated transit time tube according to claim 1 or the following, characterized in that that the concentration coils attached within the vacuum are preferably made of a vacuum-tight soldered metal shell Copper sheath, are surrounded.

ι o. Speed-modulated transit time tube according to claim 1 or the following, characterized characterized in that the coaxial tubes and electrodes are made of ferromagnetic material exist, the · at the points of good high-frequency conductivity with a layer of good conductivity, for example silver or copper. coated or with appropriate spacers is provided.

1 sheet of drawings