DE921581C

DE921581C - Electromagnetic electron beam bundling device for traveling wave tubes

Info

Publication number: DE921581C
Application number: DES26093A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr Phil Matthies
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-11-29
Filing date: 1951-11-29
Publication date: 1954-12-20

Description

Elektromagnetische Elektronenstrahlbündelungsvorrichtung für Wanderfeldröhren Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Elektronenstrahlbündelungsvorrichtung, die sich für Wanderfeldröhren oder ähnliche Röhrenanordnungen eignet, bei denen ein Elektronenstrahl oder mehrere Elektronenstrahlen über eine größere Länge gebündelt zu führen sind. Bei den gebräuchlichen Wanderfeldröhren wird durch eine Verzögerungsleitung eine fortschreitende elektromagnetische Welle in ihrer Phasengeschwindigkeit derart verzögert, daß ein Elektronenstrahl ihr zu folgen vermag und ein Energieaustausch zwischen den hochfrequenten Feldern der fortschreitende !n elektromagnetischen Welle und dem Elektronenstrahl möglich wird. Die Verstärkung einer solchen Anr-Ordnung hängt im allgemeinen von der Länge der Verzögerungsleitung und damit auch von der Länge des Elektronenstrahles ab. Dadurch ergibt sich eine Bauart, bei der das Elektronenstrahlbündel über eine größere Länge geführt werden muß, wobei die Elektronenströmung ihren Querschnitt nicht wesentlich verändern darf. Um den Elektronenstrahl in dieser gewünschten Weise zusammenzuhalten, hat man sich bisher vorwiegend magnetischer Bündelungsvorrichtungen bedient, die eine oder mehrere Magnetspulen enthielten. Diese Spulens befinden sich bei den bekanntere Wanderfeldröhren außerhalb des Vakuumgefäßes und sind durchweg so groß bemessen, daß durch ihre innere Öffnung die Röhre hindurchgesteckt werden kann.Electromagnetic electron beam condensing device for traveling wave tubes The invention relates to an electromagnetic electron beam focusing device, which is suitable for traveling wave tubes or similar tube arrangements where an electron beam or several electron beams are bundled over a greater length are to be led. With the common traveling wave tubes, a delay line an advancing electromagnetic wave in its phase velocity so delays so that an electron beam can follow it and an exchange of energy between the high frequency fields of the advancing electromagnetic wave and the electron beam becomes possible. The reinforcement of such an order generally depends on the length of the delay line and thus also on the Length of the electron beam. This results in a type in which the electron beam Must be guided over a greater length, with the electron flow its cross-section may not change significantly. To the electron beam in this desired way to hold together, one has so far mainly magnetic bundling devices that contained one or more solenoid coils. These coils are located with the more well-known traveling wave tubes outside of the vacuum vessel and are consistently dimensioned so large that the tube can be pushed through its inner opening can.

In vielen Fällen hat sich eine solche Bauart als nachteilig erwiesen. So ist vor allem der Abstand zwischen der Konzentrierungsspule und dem Elektronenstrahl so beträchtlich, daß zur Erzielung einer ausreichenden Feldstärke sehr groß bemessene Magnetspulen notwendig sind. Weiterhin erfordert die Möglichkeit, Magnetspulen auf die Röhre aufschieben zu kännen, einen besonderen Bau derselben, so da.ß Verdickungen der Röhre nur an einem Ende derselben statthaft sind, während das andere Ende so dünn ausgebildet werden muß, daß die Magnetspule darüber hinweggezogen werden kann. Dementsprechend dürfen dort auch keine seitlich herausragende vakuumdichte Durchschmelzungen od. dgl. vorgesehen seine.In many cases, such a design has proven to be disadvantageous. So, above all, is the distance between the concentrating coil and the electron beam so considerable that to achieve a sufficient field strength dimensioned very large Solenoid coils are necessary. It also requires the possibility of solenoids the To be able to push open a tube, a special construction of the same, so that thickenings of the tube are permitted only at one end, while the other end must be made so thin that the solenoid is pulled over it can be. Accordingly, there must also be no laterally protruding vacuum tightness Meltings or the like. Provided its.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile ünd besteht darin, daß die zur Erzeugung des Magnetfeldes dienende Spule innerhalb des Vakuumgefäßes angeordnet ist. Auf diese Weise ist man in der Bauweise der Röhre freizügig und kann Durehschmelzungen an beliebigen Stellen anbringen. Weiterhin gelingt es, die Spule wesentlich kleiner zu bemessen, da der Abstand derselben von Elektronenstrahl erheblich geringer gemacht werden kann. Endlich stellt es auch einen Vorteil dar, die Spule im Vakuum anzuordnen, wo sie bei geeigneter Isolation der Spulenwindungen gegeneinander thermisch außerordentlich hoch belastet werden kann.The invention avoids these disadvantages and is that the for generating the magnetic field serving coil arranged inside the vacuum vessel is. In this way you are free in the construction of the tube and you can melt through it attach anywhere. It is also possible to make the coil much smaller to be dimensioned, since the distance of the same made by electron beam considerably smaller can be. Finally it is also an advantage to place the coil in a vacuum, where they are thermally extraordinary with suitable insulation of the coil windings from one another can be highly stressed.

Bei einer Wanderfeldröhre kann die in großer Nähe der Wendel angebrachte Magnetspule gleichzeitig eine dämpfende Wirkung für die hochfrequenten Felder ausüben. Dies ist in vielen Fällen erwünscht, um Selbsterregung zu vermeiden. Man hat zu diesem Zweck bisher meist zusätzliche Dämpfungen anbringen müssen. Die Erfindung ermöglicht, diese zusätzlichen Dämpfungen entweder ganz wegzulassen oder sie zumindest wesentlich zu verringern.In the case of a traveling wave tube, the one attached very close to the helix Magnetic coil simultaneously have a dampening effect on the high-frequency fields. In many cases this is desirable to avoid self-excitement. One has to For this purpose, up to now mostly additional damping has to be applied. The invention makes it possible to either omit this additional attenuation or at least it to decrease significantly.

In Weiterbildung der Erfindung kann schließlich die Magnetspule so dicht an die wendelförmig gestaltete Verzögerungsleitung heranrücken, daß sie mit derselben zusammenfällt. Die Magnetspule kann dann in oder zwischen der Wendel angeordnet sein oder auch selbst die Wendel darstellen. In diesem Fall wird die Wendel außer von den hochfrequenten Strömen noch von den zur Erzeugung des Magnetfeldes dienenden Gleichströmen durchflossen.In a further development of the invention, the solenoid can finally be so move close to the helically shaped delay line that they with the same coincides. The magnetic coil can then be arranged in or between the helix be or represent the coil itself. In this case, the helix is out of order from the high-frequency currents nor from those used to generate the magnetic field Direct currents flowed through.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen zwei Ausführungsbeispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen in vereinfachter Darstellung.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. the Figures show two exemplary embodiments in their essentials for the invention Parts in a simplified representation.

In Fig. i ist ein Ausschnitt aus einer Wanderfeldröhre veranschaulicht, bei der eine Elektronenströmung i als gebündelter Elektronenstrahl die Verzögerungsleitung durchsetzt. Die Verzögerungsleitung besteht aus einem wendelförmig gestalteten Draht 2. Innerhalb des Vakuumgefäßes, dessen Wandung an dieser Stelle durch ein Glasrohr 3 gebildet ist, befindet si-h erfindungsgemäß die Spule 4. zur Erzeugung eines gewünschten longitudinalen Magnetfeldes.In Fig. I a section of a traveling wave tube is illustrated, in which an electron flow i as a focused electron beam forms the delay line interspersed. The delay line consists of a helically shaped wire 2. Inside the vacuum vessel, the wall of which at this point through a glass tube 3 is formed, according to the invention, the coil 4 is located for generating a desired one longitudinal magnetic field.

In Fig. 2 ist eine Anordnung veranschaulicht, bei der die wendelförmig gestaltete Verzögerungsleitung 5 so gestaltet ist, daß durch sie gleichzeitig der zur Erzeugung des magnetischen Feldes dienende Gleichstrom fließt. Der Wendeldraht kann dabei vorzugsweise einen größeren Querschnitt aufweisen, um starke Gleichströme zuzulassen. Im übrigen ist eine solche Spule durch ihre Anordnung im Vakuum thermisch sehr hoch belastbar.In Fig. 2, an arrangement is illustrated in which the helically designed delay line 5 is designed so that at the same time the Direct current used to generate the magnetic field flows. The helical wire can preferably have a larger cross-section in order to avoid strong direct currents to allow. In addition, such a coil is thermal due to its arrangement in a vacuum very highly resilient.

Als Träger für die Spüle kann ein geeigneter hoch feuerfester Isolierstoff verwendet werden. Es eignen sich für diesen Zweck insbesondere Materialien, wie Quarz, Aluminiumoxyd u. dgl. Wenn die Spule für sich allein in einem gewissen Abstand von der Wendel gehaltert werden soll, so braucht man bei der Wahl der Isoliermaterialien nicht auf besonders geringe Hochfrequenzverluste zu achten.A suitable, highly fire-resistant insulating material can be used as a support for the sink be used. For this purpose, materials such as Quartz, aluminum oxide, etc. If the coil on its own at a certain distance is to be supported by the helix, you need to choose the insulating materials do not pay attention to particularly low high frequency losses.

In manchen Fällen kann es erwünscht sein, eine Entkopplung zwischen Konzentrierungsspule und Wendel oder dem sonstigen Wellenleiter vorzunehmen. Eine solche Entkopplung ist außer durch Vergrößern des Abstandes auch dadurch zu erreichen, daß geeignete Abschirmungen vorgesehen werden. Eine wirksame Entkopplung kann durch einen zwischen Konzentrierungsspule und Wellenleiter liegenden Hohlzylinder erreicht werden. Auf diese Weise läßt sich der hochfrequente Laufraum nach außen hin völlig abschirmen, so daß man für die Hochfrequenzeigenschaften des Wellenleiters genau definierte Verhältnisse erhält.In some cases it may be desirable to have a decoupling between Concentration coil and helix or other waveguide to make. One Apart from increasing the distance, such decoupling can also be achieved by that suitable shields are provided. An effective decoupling can be achieved by reaches a hollow cylinder lying between the concentrating coil and the waveguide will. In this way, the high-frequency running space can be completely exposed to the outside shield so that one is accurate for the high frequency properties of the waveguide receives defined relationships.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electromagnetic electron beam converging device for traveling wave tubes or similar tube arrangements in which an electron beam or several electron beams are to be bundled over a greater length, characterized in that the coil (coils) used to generate the magnetic field is (are) arranged within the vacuum vessel.

2. Device according to claim i, characterized in that the coil is preferably helical as a one designed delay line surrounding winding is formed.

3. Device according to claim 2, characterized in that the coil is wholly or partly as damping serves for the delay line. q ..

Device according to claims i to 3, characterized characterized in that the coil itself in whole or in part as a delay line serves.

5. Apparatus according to claim i to q., Characterized in that as a coil carrier high heat-resistant insulators, such as B. quartz, aluminum oxide or the like. Can be used.

6. Apparatus according to claim i to $, characterized in that means for decoupling are provided between the coil and the waveguide.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that for decoupling a coil and waveguide between horizontal hollow cylinder or the like. Is provided.