DE964530C

DE964530C - Elektrische Entladungsanordnung zur Erzeugung sehr kurzer elektrischer Schwingungen

Info

Publication number: DE964530C
Application number: DEB36560A
Authority: DE
Inventors: Jiri George Linhart
Original assignee: British Thomson Houston Co Ltd
Current assignee: British Thomson Houston Co Ltd
Priority date: 1954-07-21
Filing date: 1955-07-22
Publication date: 1957-05-23
Also published as: FR1135393A; GB782573A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AUSGEGEBEN AM 23. MAI 1957

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21g GRUPPE 13i? INTERNAT. KLASSE HOIj; H03b

B 36560 VIII α /21g

Jiri George Linhart, Rugby, Warwickshire (Großbritannien)

ist als Erfinder genannt worden

The British Thomson-Houston Company Limited, London

Elektrische Entladungsanordnung zur Erzeugung sehr kurzer elektrischer Schwingungen

Patenitiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutsdiland vom. 22. Julä 1955 an Patentanmeldung bekamntgemiactit aim 13. Dezember 1956

Patenterteilung bekanntgeimiaciiit am 9. Mai 1957 Die Priorität der Anmeldung in Großbritannien vom 21. Juli .1954 ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft eine elektrische Entladungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Schwingungen sehr kurzer Wellenlänge.

Schwingungserzeuger zum Betrieb bei kurzen Wellenlängen sind an sich bekannt, wie z. B. das Hohlraummagnetron, das besonders dann benutzt werden kann, wenn eine hohe Ausgangsleistung gefordert wird wie z. B. bei Radarsendern.

Während derartige Entladungsanordnungen bis

ίο herunter zu Wellenlängen von wenigen Zentimetern wirksam arbeiten, entstehen bei noch kürzeren Wellenlängen Schwierigkeiten, besonders bezüglich der Herstellung der Hohlräume mit einem genügenden Genauigkeitsgrad bei kleinen Abmessungen, und dieser Umstand begrenzt den nutzbaren Wellenlängenbereich auf wenige Zentimeter.

Es ist bereits bekannt, zur Erzeugung sehr kurzer Wellen mittels des Cerenkov-Effektes die die Cerenkov-Strahlung auslösenden Elektronen ao durch ein dielektrisches Rohr mit einer Geschwindigkeit laufen zu lassen, die größer ist als die

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Phasengeschwindigkeit des Lichtes in dem betreffenden Dielektrikum in Richtung der Elektronenbewegung.

Das Hauptziel der Erfindung ist es, unter Ausnutzung dieses Effektes eine verbesserte Entladungsanordnung zu schaffen, die fähig ist, bei Wellenlängen, die kleiner als ι cm sind, zu schwingen.

Die elektrische Entladungsanordnung, bei der ίο die von der Kathode emittierten Elektronen auf ihrem Weg zur Auffangelektrode durch ein langgestrecktes dielektrisches Rohr hindurch gebündelt geführt werden und bei der die Gleichspannungen der Beschleunigungselektroden derart gewählt sind, daß die Elektronengeschwindigkeit innerhalb des dielektrischen Rohres größer ist. als die Phasengeschwindigkeit des Lichtes in dem dielektrischen Rohr in Richtung der Elektronenbewegung, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Rohr innerhalb eines zu dem dielek-" irischen Rohr koaxialen metallischen Hohlraumresonators angeordnet ist, dessen axiale Länge im wesentlichen gleich ist der Länge des dielektrischen Rohres und dessen Stirnwandungen mit öffnungen zum Durchtritt der Elektronen versehen sind, und daß an sich bekannte Mittel vorgesehen sind, um die erzeugte Schwingungsenergie aus dem Hohlraumresonator auszukoppeln.

Vorzugsweise ist, wie an sich bekannt, vor der Auffangelektrode ein elektrostatisches Bremsfeld vorgesehen, um die Geschwindigkeit, mit der die Elektronen auf der Auffangelektrode auftreffen, herabzusetzen."

Die Anordnung arbeitet nach dem Prinzip, daß Elektronen, die in einem Vakuum mit einer hohen Geschwindigkeit laufen und sich in einer Richtung parallel zu einer dielektrischen Grenzfläche bewegen, elektromagnetische Energie ausstrahlen, wenn ihre Geschwindigkeit diejenige des Lichtes in dem Dielektrikum übertrifft. Die Wellenlänge dieser Strahlung ist etwa gleich dem Abstand der Elektronen von der dielektrischen Grenze. Wenn das Dielektrikum unbegrenzt ist, dann ist das Spektrum der ausgesandten Strahlung kontinuierlieh. Wenn jedoch das Dielektrikum begrenzt ist, wird eine Gruppe von scharfen Spektrallinien erhalten, von denen eine über die andern hervorragt; diese Linie entspricht den elektromagnetischen Wellen, deren Phasengeschwindigkeit in der Nähe der Geschwindigkeit der Elektronen liegt. Diese Erscheinung ist von dem sogenannten »Cerenkov«-Effekt her bekannt.

Um die Erfindung näher zu beschreiben, wird nun auf die Zeichnung Bezug genommen, welche schematisch ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes darstellt.

In der Zeichnung sind eine Elektronenquelle A, z. B. ein Strahlerzeugungssystem, und der von diesem ausgehende Elektronenstrahl B dargestellt. Eine Spule C ist zur gebündelten Führung des Elektronenstrahls vorgesehen, während ein dielektrischer Zylinder D eine zentrale, in Längsrichtung verlaufende Bohrung D' aufweist, durch welche der Elektronenstrahl hindurchgeht. Der Elektronenstrahl trifft am Ende auf eine Auffangelektrode F auf. Als Hochfrequenzkoppelorgan dient eine Koppelschleife G, die mit einem koaxialen Kabel verbunden ist. Die ganze Anordnung, mit Aus^ nähme der Spule C, ist in einem evakuierten Behälter H untergebracht.

Es sei darauf hingewiesen, daß zwischen den zwei Stirnwandungen P₁ und P₂ des Hohlraumresonators E, die sich auf den positiven Potentialen V₁ und V₂ befinden (V₂^V₁), Isolierungen vorgesehen sind. Dem Strahlerzeugungssystem wird ein Potential V₀ erteilt. Die Auffangelektrode F befindet sich auf einem Potential [V₉ - V₁), d. h., sie ist negativ gegenüber dem Potential der Endplatte P₂ und übt daher eine bremsende und defokussierende Wirkung auf den Elektronenstrahl aus, so daß die Geschwindigkeit der Elektronen an der Auffangelektrode verlangsamt wird.

Beim Betrieb wirdder Strahl B, der von dem Strahlerzeugungssystem A ausgeht, durch das elektrostatische Feld zwischen der Platte P₁ und A, d. h. durch das der Potentialdifferenz (V₁-V₀) entsprechende elektrische Feld, beschleunigt. Der Strahl tritt in die zylindrische Öffnung in dem dielektrischen Zylinder D ein und erzeugt (durch einen Mechanismus, der identisch mit dem Cerenkov-Effekt ist) Oberfläclienwellen im Innern der Bohrung D'. Diese Wellen bündeln ihrerseits den Elektronenstrahl. Eine Wellentype jedoch wird weit stärker als die übrigen erregt. Dies ist die Welle, deren Phasengeschwindigkeit innerhalb des dielektrischen Rohres in Richtung des Elektronenstrahls in der Nähe der Geschwindigkeit des eintretenden Elektronenstrahls liegt. Die Geschwindigkeit, die von den Elektronen infolge der an das Hochfrequenzfeld abgegebenen Energie eingebüßt wird, während sie die Bohrung des dielektrischen Zylinders durchlaufen, wird von dem axialen elektrostatischen Feld kompensiert, welches durch die Potentialdifferenz (V₂ - V₁) zwischen den beiden Endplatten P₁ und P₂ erzeugt wird. Die mit b bezeichneten Elektronenpakete transformieren die Energie des elektrostatischen Feldes zwischen den Endplatten P₁ und P₂ in Kochfrequenzenergie. Wegen des elektrostatischen Feldes (V₂-V₁) bleibt die Geschwindigkeit der Pakete im wesentlichen konstant, bis sie schließlich das elektrostatische Bremsfeld zwischen P₂ und der Auffangelektrode F erreichen.

Die hochfrequente Energie kann durch das Koppelelement G entnommen werden.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Elektrische Entladungsanordnung zur Erzeugung sehr kurzer elektrischer Schwingungen, bei der die von der Kathode emittierten Elektronen auf ihrem Weg zur Auffangelektrode durch ein langgestrecktes dielektrisches Rohr, hindurch gebündelt geführt werden und bei der die Gleichspannungen der Beschleunigungselektroden derart gewählt sind, daß die Elektronengeschwindigkeit innerhalb

des dielektrischen Rohres größer ist als die Phasengeschwindigkeit des Lichtes in dem dielektrischen Rohr in Richtung der Elektronenbewegung, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Rohr innerhalb eines zu dem dielektrischen Rohr koaxialen metallischen Hohlraumresonators angeordnet ist, dessen axiale Länge im wesentlichen gleich ist der Länge des dielektrischen Rohres und dessen Stirnwandungen mit Öffnungen zum Durchtritt der Elektronen versehen sind, und daß an sich bekannte Mittel vorgesehen sind, um die erzeugte Schwingungsenergie aus dem Hohlraumresonator auszukoppeln.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Annales des Telecommunications, Februar 1953. S. 38ff.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609 736/312 12.56 (709 522/243 5.57)