DE968998C - Magnetfeldroehre, insbesondere Mehrschlitz-Magnetron, fuer Zentimeter- und Dezimeterwellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetfeldröhre, insbesondere ein Mehrschlitz-Magnetron, für Zentimeter- und Dezimeterwellen, deren Elektrodensystem zwischen den Polen eines Magneten angeordnet ist.

Es ist an sich bekannt, Polschuhe im Innern des Röhrenkolbens unterzubringen. Die bisher gemachten Vorschläge waren jedoch praktisch nicht durchführbar, da die Anbringung von massiven Metallteilen im Innern eines Glaskolbens große konstruktive Schwierigkeiten bereitete. Diese Schwierigkeiten werden gemäß der Erfindung dadurch überwunden, daß der Röhrenmantel bis auf die für die Elektrodenzuführungen notwendigen Einschmelzstellen vollständig aus Metall besteht und in seinem Inneren Polschuhe trägt, die bis unmittelbar zu dem zwischen ihnen angeordneten durch die Anode begrenzten Entladungsraum reichen. Es ist auf diese Weise möglich, die Polschuhe direkt an die Röhrenwand anzuschweißen bzw. anzulöten, so daß eine mechanisch völlig stabile und dauerhafte Konstruktion entsteht. Außerdem wird das Elektrodensystem durch den Röhrenkolben elektrisch abgeschirmt, wozu bisher stets besondere Mittel notwendig waren. Eine besonders günstige Ausführungsform des Er-

findungsgedankens besteht darin, als Material für den Röhrenkolben ein ferromagnetisches Material zu verwenden. Hierdurch wird erreicht, daß die einzige Unterbrechung des magnetischen Weges durch den das Elektrodensystem enthaltenden Spalt gegeben wird, so daß die erzielbare Feldstärke außerordentlich groß ist.

Daß der Röhrenmantel aus magnetischem Material keinen störenden magnetischen Nebenschluß

ίο darstellt, hat sich bei Versuchen ergeben. Es zeigte sich nämlich, daß das magnetische Feld im Innern der Röhre nicht durch diesen Nebenschluß geschwächtwird, wenn Magneten mit kleinem, innerem magnetischem Widerstand verwendet werden. Außerdem ergibt sich bei der Erfindung die Möglicheit, den äußeren Magneten vollständig wegzulassen, statt dessen die Polschuhe aus permanentmagnetischem Material auszubilden und den aus magnetischem Material bestehenden Röhrenkolben als magnetische Rückleitung für die beiden Permanentpolschuhe zu verwenden. Auf diese Weise bildet der Röhrenkolben selbst den Magneten für das Elektrodensystem. Äußerlich ist dann von einem Magnetsystem nichts mehr sichtbar. Da die notwendige Spaltbreite bei Verwendung dieser Polschuhe minimal gemacht werden kann, können mit den heute vorliegenden permanentmagnetischen Materialien so große Feldstärken erzielt werden, daß ohne weiteres ohne Verwendung äußerer Magneten Wellen bis zu 10 cm Wellenlänge erzeugbar sind.

Die an Hand der Abbildungen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf Röhren mit magnetischem Mantelmaterial. In der gleichen Weise kann jedoch auch ein anderes Material verwendet werden, wobei lediglich die Möglichkeit, den äußeren Magneten wegzulassen, entfällt.

Die Abb. 1 zeigt eine Magnetronröhre zur Erzeugung ultrakurzer Wellen mit einem Eisenmantel M₁ einem z. B. viergeteilten Anodensystem A₁ an das ein bügeiförmiger Schwingungskreis Kr angeschlossen ist, und einer Kathode K. Der Kolben befindet sich direkt zwischen den Polen N und S eines äußeren Magneten, ζ. Β. eines Elektromagneten. Im Innern des Kolbens sind Polschuhe P₁ und P₂ angebracht, die, wie der Querschnitt der Polschuhe in Abb. ib zeigt, so ausgebohrt sind, daß die Kathode sich bis ins Innere der Polschuhe erstreckt. Dies hat den Vorteil, daß die Endabkühlungsverhältnisse der Kathode genau die gleichen sind wie bei dem bisher üblichen Magnetronsystem und daß die Polschuhe trotzdem bis an das Anodensystem heranreichen können. Die Homogenität des Feldes wird erfahrungsgemäß durch die Bohrungen der Polschuhe praktisch nicht beeinflußt. Wie in der Stahlröhrentechnik üblich, ist das Elektrodensystem auf einer Brücke B befestigt. Die Heiz- und Anodenspannungszuleitungen sind isoliert durch den Boden der Stahlröhre herausgeführt. Die Getterpille G kann an einer beliebigen Stelle der Röhre angebracht werden, dient aber, wie dargestellt, vorzugsweise gleichzeitig als Handgriff für die Röhre. Nach der dem Röhrenboden entgegengesetzten Seite ist die Energieleistung L, bestehend aus den Einzelleitern L₁ und L₂, herausgeführt. Hierbei hat sich gezeigt, daß der zwischen den beiden Leitungen befindliche Teil der Kolbenwand M die Energiefortführung nicht im geringsten stört, da die Permeabilität des Eisens scheinbar bei hohen Frequenzen fast völlig verschwindet. Wählt man den Drahtdurchmesser im Verhältnis zum Drahtabstand geeignet, so erzielt man eine Feldkonzentration im Isoliermaterial der Durchführungen, so daß das übrige zwischen den Leitern liegende Material nicht stört. Allerdings scheint für die Reflexions- und Absorptionsfreiheit der Energieleitungsdurchführung Voraussetzung zu sein, daß im Innern der Röhre ein frequenzbestimmender Kreis Kr liegt, da sonst die Eigenwelle durch die Leitungslänge zwischen Anodensystem und Leitungsdurchführung bestimmt wird. Ist jedoch ein frequenzbestimmender Kreis vorhanden, so hat der innerhalb der Röhre liegende Teil der Leitung L nur in sehr loser Kopplung mit dem außenliegenden Teil zu stehen.

Beim Aufbau des Elektrodensystems kann vorteilhaft von der bekannten Methode Gebrauch gemacht werden, die Halterung im Schwingungsknoten durch Verwendung von metallischen Halterungsstäben von λ/4 Länge vorzunehmen. Die Gleichspannungszuleitungen können durch besondere Kapazitäten mit dem Röhrenkolben hochfrequenzmäßig verbunden werden. Besonders vorteilhaft ist es, die Polschuhe als Seitenplatten des Magnetronsystems zu verwenden, wobei z. B. eine Seitenplattenmodulation in bekannter Weise möglich ist. Außerdem ist es möglich, den Röhrenkolben als Teilstück eines Schwingungskreises, z. B. eines Topfkreises, zu verwenden, wie dies bei ähnlichen Konstruktionen schon früher vorgeschlagen wurde.

Wie man aus Abb. 1 sieht, ist der äußere Magnet lediglich durch den Spalt unterbrochen, in welchem das Entladungssystem angeordnet ist.

Eine besonders günstige Konstruktion zeigt Abb. 2, bei der der äußere ringförmige Magnet M₁ der Röhrenkolben K₁ die Polschuhe P₁, P₂ und das Entladungssystem A eine konstruktive Einheit bilden. Der Magnet M kann hierbei wiederum als Elektromagnet geringeren inneren Widerstandes ausgebildet sein.

Da der Röhrenkolben mechanisch stabil ist, kann er gleichzeitig zur Justierung der Führung der Röhre dienen. Dies zeigt die Abb. 3. Mit R ist die Röhre bezeichnet, die einerseits in den Magnetenden N₁ S₁ andererseits in einem Metallzylinder A mechanisch geführt ist. Dieser Metallzylinder kann gleichzeitig zur Abschirmung des äußeren Schwinggebildes L dienen, das bei Einschieben der Röhre kapazitiv oder galvanisch an die Röhrenenergieleitung angekoppelt wird. Das äußere Schwinggebilde kann durch einen Kurzschlußschieber K mittels der Schraubspindel Sp abgestimmt werden.

Bei Verwendung von Permanentmagneten muß unter Umständen beobachtet werden, daß beim Auswechseln der Rohre eine unerwünschte kurzzeitige Änderung des Magnetspaltwiderstandes auftritt, wodurch der Magnet selbst beeinflußt wird. Dieser Nachteil läßt sich durch Verwendung der in Abb. 4

dargestellten Anordnung vermeiden. Bei Herausnahme der mit Polschuhen P₁, P₂ versehenen Röhre R klappen automatisch Nebenschlußstücke 7V₁, N₂ so in den Magnetspalt, daß der effektive Spaltwiderstand ungeändert bleibt. Die Stücke TV₁, TV₂ sind vorzugsweise mit einem nichtmagnetischen Material zu überziehen, um ein Festkleben zu vermeiden. Schließlich sollen noch einige andere Möglichkeiten angedeutet werden. Die Kathode kann, statt wie

ίο in Abb. ι dargestellt, auch einseitig im Innern des einen Polschuhs befestigt werden. Die Hochfrequenzherausführung der Leitungen L₁ und L₂ kann in bekannter Weise kapazitiv erfolgen, wobei durch geeignete Wahl des Drahtdurchmessers und Drahtabstandes der kapazitive Widerstand durch einen entsprechenden induktiven Widerstand so ausgeglichen werden kann, daß der Wellenwiderstand der Leitung an der Übergangsstelle konstant bleibt. Der obere Röhrenteil kann auch mit einem Deckel aus Isolierstoff versehen sein, so daß eine direkte Abstrahlung von Energie, z. B. in eine Hohlrohrleitung, möglich ist. Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß die im Innern des Röhrenkolbens untergebrachten Magnetteile einen vakuumdichten Mantel erhalten können, um die Magnetisierung konstant zu halten und im Innern dieser Teile enthaltene Gasreste unschädlich zu machen.

Um die Bedeutung der beschriebenen Anordnung anschaulich zu machen, sei bemerkt, daß man beispielsweise für Magnetronröhren mit viergeteilter Anode zur Erzielung von ίο-cm-Wellen, wobei die Länge des Anodensystems 3 mm und das Magnetfeld etwa2500 G beträgt, einen Magnetfeldspaltvon 16 mm Länge nötig hat. Dieser Spalt wird durch die Erfindung auf einen Spalt von 4 mm Länge reduziert. Da bei den genannten hohen Feldstärken das Magnetgewicht sogar noch stärker als mit dem Quadrat des magnetischen Feldes wächst, verringert sich das Magnetgewicht in dem angegebenen Beispiel ungefähr auf den zwanzigsten Teil. Entsprechend verschiebt sich die mit Permanentmagneten zu erreichende kürzeste Wellenlänge, da bei gleichem magnetischem Aufwand sehr viel höhere Feldstärken erzielt werden können.

Der Grundgedanke der Erfindung ist nicht auf Magnetronröhren für ultrakurze Wellen beschränkt, sondern kann bei sämtlichen von Magnetfeldern durchsetzten Röhren Anwendung finden.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Magnetfeldröhre, insbesondere Mehrschlitz-Magnetron, für Zentimeter- und Dezimeterwellen, deren Elektrodensystem zwischen den Polen eines Magneten angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Röhrenmantel bis auf die für die Elektrodenzuführung notwendigen Einschmelzstellen vollständig aus Metall besteht und in seinem Inneren Polschuhe trägt, die bis unmittelbar zu dem zwischen ihnen angeordneten durch die Anode begrenzten Entladungsraum reichen.

2. Magnetfeldröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Röhrenmantel aus magnetischem Material besteht und zusammen mit den permanentmagnetisch ausgebildeten Polschuhen den Magneten bildet.

3. Magnetfeldröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Magnet und die Röhre als konstruktive Einheit, vorzugsweise unter Verwendung eines Ringmagneten ausgebildet sind.

4. Magnetfeldröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe mit Aussparungen für die Kathode und deren Halterungen versehen sind.

5. Magnetfeldröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode einseitig innerhalb eines Polschuhs befestigt ist.

6. Magnetfeldröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe als Seitenplattenelektroden des Röhrensystems dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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