DE922608C - Time-of-flight electron tubes in which an electron beam with modulated speed is used to excite cavity resonators - Google Patents

Time-of-flight electron tubes in which an electron beam with modulated speed is used to excite cavity resonators

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DE922608C
DE922608C DEA11909D DEA0011909D DE922608C DE 922608 C DE922608 C DE 922608C DE A11909 D DEA11909 D DE A11909D DE A0011909 D DEA0011909 D DE A0011909D DE 922608 C DE922608 C DE 922608C
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Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 20. JANUAR 1955ISSUED JANUARY 20, 1955

A iipop VIII c j2igA iipop VIII c j2ig

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

Es sind bereits Laufzeit-Elektronenröhren bekannt, bei denen ein in seiner Geschwindigkeit modulierter Elektronenstrahl zoir Erregung von Hohlraumresonatoren dient. Zu diesem Zweck durchsezt bei den unter dem Namen Klystron bekannten Laufzeitröhren der Elektronenstrahl ein oder mehrere Paare von Gittern oder Netzen, welche Teile der Hohlraumresonatoren bilden. Das Klystron besteht im allgemeinen, wie beispielsweise aus der Fig. 2 auf S. io der Veröffentlichung in »Electronics«, April 1939, zu entnehmen ist, aus einem Glasgefäß, in dem sich das gesamte Elektrodensystem zusammen mit den Resonatoren befindet. Diese bekannte Anordnung besitzt den Nachteil, daß sich große Schwierigkeiten bei der Abstimmung der Resonator en ergeben.Time-of-flight electron tubes are already known in which a speed modulated Electron beam zoir excitation of cavity resonators serves. For this purpose the transit time tubes known under the name Klystron penetrate the electron beam has one or more pairs of grids or nets, which are parts of the Form cavity resonators. The klystron generally consists of, for example, FIG. 2 on p. io of the publication in "Electronics", April 1939, can be seen from a glass vessel, in which the entire electrode system is located together with the resonators. This well-known Arrangement has the disadvantage that there are great difficulties in tuning the resonator s result.

Es ist daher zweckmäßig und auch bekannt (Proceedings of the I. R. E., März 1940, S. 126 bis 130), die Resonatoren außerhalb des Vakuumgefäßes anzubringen. Bringt man die Resonatoren außerhalb des Vakuumgefäßes an, so muß bei der Konstruktion der Röhre berücksichtigt werden, daß die Durchführungen nicht zu schwierig herstellbare Formen aufweisen. Ferner müssen die Durchführungen in besonderer Weise ausgebildet werden, damit die Resonanzkreise ihren hohen Resonanzwiderstand behalten, der für die Schwingungserizeugung im Klystron erforderlich ist.It is therefore appropriate and also known (Proceedings of the I. R. E., March 1940, pp. 126 to 130), to attach the resonators outside of the vacuum vessel. Bring the resonators outside of the vacuum vessel, it must be used during construction of the tube must be taken into account that the feedthroughs are not too difficult to manufacture shapes exhibit. Furthermore, the bushings must be designed in a special way so that the Resonance circles retain their high resonance resistance, which is necessary for the generation of vibrations in the Klystron is required.

Es zeigte sich nun, daß die obengenannten Bedingungen erfüllt sind, wenn die technologische Ausbildung der Elektronenröhre gemäß der Erfindung erfolgt. Nach der Erfindung sind bei einer Elektronenröhre, bei der ein in seiner Geschwindigkeit modulierter Elektronenstrahl zur Erregung von Hohlraumresonatoren dient, die .aus einem gut leitenden Werkstoff, vorzugsweise Kupfer, bestehenden Koppelelektroden (Resonatorblenden) rilagfönmig mit dem aus Glas oder Quarz bestehenden Entladungsrohr verschmolzen·. Durch diese Maßnahme werden die Durchführungen sehr großflächig ausgebildet, so daß die Resonanzkreise den hohen Resonanzwiderstand behalten. Ferner läßt sich die Verschmelzung nach der Erfindung in äußerst einfacher Weise ausführen, wenn sie in einer Schutzatmosphäre vorgenommen wind. In .der Schutzatmosphäre werden die in der Fig. 1 dargestellten Glasrohre 1, welche zweckmäßig mit Flanschen 47, ao 48 versehen sind, mit einer Kupferscheibe 2 verschmolzen. Die Kupferscheibe 2 ist gemäß Fig. 2 mit einer öffnung 3 versehen. Aus den in Fig, 1 dargestellten Verschmelzungen: läßt sich die in der Fig. 3 dargestellte Entladungsröhrenanordnung aufbauen. Das Entladungsrohr 16 ist mit zwei Durchschmelzungen 4, 5 für den Modulator 8 und mit zwei Durchschmelzungen 11, 12 für den Auskoppler 9 versehen. Der Elektronenstrahl 49 durchsetzt das Entladungsrohr in Pfeilrichtung, so daß im Modulatorraum 8 eine Geschwindigkeitsmodulation erfolgt. Nachdem der Elektronenstrahl den Laufraum durchquert hat, durchsetzt er die Gitter 13, 14 des Auskopplers und fällt endlich auf eine nicht dargestellte Auffangelektrode auf. Die Hohlraumresonatoren bestehen zweckmäßig aus koaxialen Rohrleitungen, die parallel zum Entladungsrohr angeordnet sind. Die Hohlräume 8 und 9 sind mit Hilfe von Schiebern 10 und 15 abstimmbar. In entsprechender Weise wie der Auskoppler ist auch der Modulator mit Gittern 6, 7 versehen. Der Lauf raum 50 des Entladungsrohres 16 kann in verschiedener Weise ausgebildet sein. Bei der Anordnung nach Fig. 4 sind die Blenden 5 und 11 mit kurzen Ansatzrohren 17 und 18 versehen. Diese Ansatzrohre sind 4-5 jedoch nicht so lang, daß der Gesamtlauf raum ausgefüllt wird. Vielmehr bleibt ein gewisses Stück der Glaswand frei und kann von Streuelektronen erreicht -werden. Durch die Streuelektronen wird die Glaswandung negativ aufgeladen, und es entsteht im Lauf raum ohne zusätzliche Elektronenzuleitung eine elektrische Einzellinse, die den Elektronenstrahl 49 auf den Spalt des Auskopplers konzentriert. Der Laufraum kann ebenfalls aber auch einen der üblichen leitenden Wandbeläge erhalten.
'Bei der 'Herstellung der Einschmelzungen nach der Erfindung hat es. sich als zweckmäßig erwiesen, die zentrale Bohrung 3 der Koppelelektrode oder Blende 2 nach Fig. 2 nicht sofort mit dem zugehörigen Gitter zu versehen, sondern die Bohrung zunächst zur Zentrierung au 'benutzen. Diese Maßnahme hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn mehrere Koppelelektrodeneinschmelzungen hintereinander vorgenommen «werden müssen. Die Gitter der Koppelelektroden werden daher vorteilhaft erst nach Herstellung der Einschmelzung eingesetzt. Zu diesem Zweck erhält die einzuschmelzende Blende einen kleinen Rohransatz, welcher leicht durch mechanische Bearbeitung aus der Blende herausgedrückt werden kann. Die Gitter können dann nach der Einschmekung der Blenden in diese Rohransätze eingeschweißt werden. Gegebenenfalls kann man auch die Blenden und die Rohransätze aus zwei verschiedenen Teilen herstellen, wobei dann die Rohransätze'zweckmäßig die Gitter enthalten.It has now been found that the above conditions are met when the technological design of the electron tube is carried out according to the invention. According to the invention, in an electron tube in which an electron beam modulated in its speed is used to excite cavity resonators, the coupling electrodes (resonator diaphragms) made of a highly conductive material, preferably copper, are fused in a rilagfönmig with the discharge tube made of glass or quartz. As a result of this measure, the bushings are formed over a very large area, so that the resonance circuits retain their high resonance resistance. Furthermore, the fusion according to the invention can be carried out in an extremely simple manner if it is carried out in a protective atmosphere. In the protective atmosphere, the glass tubes 1 shown in FIG. 1, which are expediently provided with flanges 47, ao 48, are fused to a copper washer 2. The copper disk 2 is provided with an opening 3 according to FIG. From the fusions shown in FIG. 1: the discharge tube arrangement shown in FIG. 3 can be built up. The discharge tube 16 is provided with two fuses 4, 5 for the modulator 8 and with two fuses 11, 12 for the decoupler 9. The electron beam 49 passes through the discharge tube in the direction of the arrow, so that a speed modulation takes place in the modulator space 8. After the electron beam has traversed the space, it passes through the grids 13, 14 of the decoupler and finally falls on a collecting electrode, not shown. The cavity resonators expediently consist of coaxial pipes which are arranged parallel to the discharge tube. The cavities 8 and 9 can be adjusted with the aid of slides 10 and 15. In the same way as the decoupler, the modulator is also provided with gratings 6, 7. The running space 50 of the discharge tube 16 can be designed in various ways. In the arrangement according to FIG. 4, the diaphragms 5 and 11 are provided with short extension tubes 17 and 18. However, these extension tubes are 4-5 not so long that the entire run space is filled. Rather, a certain piece of the glass wall remains free and can be reached by scattered electrons. The glass wall is negatively charged by the scattered electrons, and an individual electrical lens is created in the running space without additional electron feed, which concentrates the electron beam 49 on the gap of the decoupler. However, the walkway can also have one of the usual conductive wall coverings.
'In the' production of the seals according to the invention it has. proved expedient not to provide the central bore 3 of the coupling electrode or aperture 2 of Fig. 2 immediately with the associated grid, but the hole for centering first au 'use. This measure has proven to be particularly useful when several coupling electrode meltdowns have to be carried out one after the other. The grids of the coupling electrodes are therefore advantageously only inserted after the seal has been produced. For this purpose, the panel to be melted is given a small tube attachment which can easily be pushed out of the panel by mechanical processing. The grids can then be welded into these pipe sockets after the diaphragms have been inserted. If necessary, the diaphragms and the pipe attachments can also be produced from two different parts, in which case the pipe attachments expediently contain the grids.

Bei den Ausführungslbeispielen nach Fig. 4, 5 und 6 befindet sich vor dem ersten Resonatorgitter ein weiteres Gitter 21. Die /Streben der auf das Gitter 21 folgenden Gitter liegen vorzugsweise im Schatten der .Streben des Gitters 21, um zu vermeiden, daß die Gitter thermisch zu hoch belastet werden. Die Durchführungen, welche sehr großflächig ausgebildet sind, können daher höhere Temperaturen aushalten. In manchen Fällen ist es auch vorteilhaft, das. Gitter 21 von dem Rohransatz 20 thermisch zu isolieren, wie es in der Fig. 5 dargestellt ist. Bei der Anordnung nach Fig. 5 dient der Rohransatz 20 zugleich zur Zentrierung des Strahlerizeugungssystems. An dem Rohransatz 20 ist nämlich unter Zwischenfügung der Keramikkörper 26 und 28 und des zylinderförmigen Metallkörpers 27 der Fokussierungszylinder 29 gehaltert.In the exemplary embodiments according to FIGS. 4, 5 and 6, there is a resonator grating in front of the first a further grid 21. The / struts of the grid following the grid 21 are preferably in Shadow of the struts of the grid 21 in order to avoid that the grids are thermally stressed too high. The bushings, which are very large are designed, can therefore withstand higher temperatures. In some cases it is It is advantageous to thermally isolate the grid 21 from the pipe socket 20, as shown in FIG is. In the arrangement according to FIG. 5, the pipe socket 20 also serves to center the emitter generation system. This is because the ceramic bodies 26 and 28 and the cylindrical metal body 27 are interposed on the pipe socket 20 the focusing cylinder 29 supported.

Die Hohlraumresonatoren bestehen vorzugsweise aus 2/4-Leitungen. Zu diesem Zweck sind sie aus koaxialen Rohren aufgebaut. Mit Hilfeder Messingendplatten 38, 39 werden die Kupferrohre 30, 31, 32 gegen die eingeschmolzenen Kupferringe 5 und 11 gepreßt. 'Außerdem dienen die Messingendplatten zum Zusammenhalten der Kupferrohre 33, 34, 35 mit den. aus- Isolierstoff, vorzugsweise verlustfreier Keramik, bestehenden Ringen 36, 37. Um die mechanische Stabilität-der Anordnung noch weiter zu erhöhen, wird 'zweckmäßig auch das Glasrohr 16 mit den Endplatten 38, 39 durch Kitt verbunden. Dieses erfolgt an den Stellen 40, 41, 42 und 43. Die Räume 44, 45 und 46 können gegebenenfalls durch Gase oder Flüssigkeiten gekühlt werden, so· daß die Emschmelizstellen selbst gekühlt werden, was von besonderem Vorteil ist, wenn als Einschmelzzwischenglas ein Glas benutzt werden muß, was bei höherer Temperatur erhebliche Verluste haben würde. Die Anordnung nach Fig. 6 zeichnet sich durch äußerst höhe Stabilität aus, trotzdem die Koppelelektroden 4, 5, 11 und 12 als verhältnismäßig dünne Scheiben ausgebildet werden müssen. Zum Zusammenhalten der gesamten Anordnung dienen außer den bereits erwähnten Messingendplatten 38, 39 die durch die Messingplatten geführten metallischen Stangen 47, 48, welche mit Muttern 49, 50 und Flügelmuttern 51, 52 versehen sind.The cavity resonators preferably consist of 2/4 lines. To that end, they are out constructed of coaxial tubes. With the help of the brass end plates 38, 39, the copper tubes 30, 31, 32 pressed against the melted copper rings 5 and 11. The brass end plates also serve to hold the copper tubes 33, 34, 35 together with the. made of insulating material, preferably less lossy Ceramic, existing rings 36, 37. To further improve the mechanical stability of the arrangement increase, the glass tube 16 is expediently connected to the end plates 38, 39 by cement. This takes place at points 40, 41, 42 and 43. Rooms 44, 45 and 46 can optionally go through Gases or liquids are cooled so that the Emschmelizstellen themselves are cooled, which is of particular advantage when used as a sealing glass a glass must be used, which have considerable losses at higher temperatures would. The arrangement according to FIG. 6 is characterized by extremely high stability, despite the fact that Coupling electrodes 4, 5, 11 and 12 as proportionate thin slices must be formed. To hold the entire arrangement together In addition to the already mentioned brass end plates 38, 39, those passed through the brass plates are used metallic rods 47, 48 which are provided with nuts 49, 50 and wing nuts 51, 52.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: i. Laufzeit-Elektronenröhre, bei der ein in seiner Geschwindigkeit modulierter Elektronenstrahl zur Erregung von Hohlraumresonatoreni. Time-of-flight electron tube in which an electron beam with modulated speed for the excitation of cavity resonators dient, welche außerhalb des Entladungsrohres angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kopplung des Elektronenstrahls mit den Hohlraumresonatoren besondere Koppelelektroden ('Blenden) vorgesehen sind, die aus einem gut leitenden Werkstoff, vorzugsweise Kupfer, bestehen und ringförmig mit dem aus Glas oder Quarz bestehenden Entladungsrohr verschmolzen sind.serves, which are arranged outside the discharge tube, characterized in that special coupling electrodes for coupling the electron beam with the cavity resonators ('Apertures) are provided, which are made of a highly conductive material, preferably copper, exist and fused ring-shaped with the discharge tube made of glass or quartz are. ίο 2. Verfahren zur Herstellung von Verschmelzungen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschmelzung in einer Schutzatmosphäre erfolgt.ίο 2. Process for producing amalgamations according to claim i, characterized in that the fusion takes place in a protective atmosphere he follows. 3. Elektronenröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 'die Hohlraumresonatoren aus abstimmbaren koaxialen Rohrleitungen bestehen, die parallel zum Entladungsrohr angeordnet sind.3. Electron tube according to claim 1 or 2, characterized in that 'the cavity resonators consist of tunable coaxial pipes running parallel to the discharge tube are arranged. 4. Elektronenröhre nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Koppelelektrodenpaaren ein Laufraum vorgesehen ist und die dem Laufraum, zugewandten Koppelelektroden mit Ansatzrohren (17, 18) versehen sind, welche sich nur über Teile des ganzen, Laufraumes erstrecken.4. Electron tube according to claim 1 or the following, characterized in that a running space is provided between two pairs of coupling electrodes and those facing the running space Coupling electrodes are provided with extension tubes (17, 18), which are only about Extend parts of the whole, walking area. 5. Verfahren «ur Herstellung von Röhren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelelektroden aus Metallscheiben bestehen, welche im Zentrum eine Bohrung aufweisen (Fig· 2), und daß die Bohrungen zur Zentrierung während des Verschmelzens benutzt und die Resonatorgitter nach Fertigstellung der Verschmelzung eingesetzt werden.5. Process for the manufacture of tubes according to Claim 1, characterized in that the coupling electrodes consist of metal disks, which have a hole in the center (Fig. 2), and that the holes for centering used during the fusion and the resonator grids after completion of the fusion can be used. 6. Elektronenröhre nach Anspruch 1 oder folgenden1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelelektroden kurze Rohransätze zum Anschweißen der Resonatorgitter besitzen.6. Electron tube according to claim 1 or the following 1 , characterized in that the coupling electrodes have short tube attachments for welding the resonator grid. 7. Elektronenröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohransätze und die Resonatorgitter aus einem Stück bestehen.7. Electron tube according to claim 6, characterized in that the pipe sockets and the The resonator grille consist of one piece. 8. Elektronenröhre nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung einer starken thermischen Belastung der Resonatorgitter vor dem ersten Resonatexrgitter ein weiteres Gitter angeordnet ist und daß die Streben des folgenden Gitters im Schatten der Streben des ersten Gitters liegen.8. Electron tube according to claim 1 or the following, characterized in that to prevent severe thermal stress the resonator grid is arranged in front of the first resonator grid, and that the struts of the following grid are in the shadow of the struts of the first grid. 9. Elektronenröhre nach Anspruch 3 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die aus koaxialen Rohrleitungen !bestehenden Hohlraumresonatoren aus einzelnen hintereinander angeordneten Rohren aus gut leitendem Werkstoff, vorzugsweise Kupfer, bestehen, die, gegebenenfalls durch Ringe aus Isolierstoff, vorzugsweise verlustfreier Keramik, voneinander getrennt, durch Endplatten zusammengehalten werden.9. Electron tube according to claim 3 or the following, characterized in that the from coaxial pipes! existing cavity resonators of individual tubes arranged one behind the other and made of a highly conductive material, preferably copper, which, if necessary separated from one another by rings made of insulating material, preferably lossless ceramic, held together by end plates will. 10. Elektronenröhre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsrohr mit den Endplatten verkittet ist.10. Electron tube according to claim 9, characterized in that the discharge tube is cemented to the end plates. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 19581 1.5519581 1.55
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