DE969640C

DE969640C - Elektrische Entladungsroehre, die mit Mitteln versehen ist, um ein Buendel geladenerTeilchen mit konstanter Geschwindigkeit ueber einen laengeren Weg zusammenzuhalten

Info

Publication number: DE969640C
Application number: DEN4919A
Authority: DE
Inventors: Johannes Wilhelmus Ma Adrianus
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1951-01-04
Filing date: 1952-01-01
Publication date: 1958-06-26
Also published as: NL158347B; BE508182A; FR1061714A; GB709842A; CH298660A; GB709342A; NL80727C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Entladungsröhre, die mit Mitteln versehen ist, um ein Bündel geladener Teilchen mit konstanter Geschwindigkeit über einen längeren Weg zusammenzuhalten.

Die bekannten Mittel zum Zusammenhalten eines Bündels geladener Teilchen bestehen unter anderem aus einem in der Bewegungsrichtung des Bündels verlaufenden Magnetfeld. Auch ist es bekannt, die Bündel mittels elektrostatischer Linsen zusammenzuhalten, die aus platten- oder ringförmigen Elektroden mit gleich oder verschieden großen Öffnungen und abwechselnd hohem und niedrigem konstanten Potential bestehen. Bei den letztgenannten Einrichtungen muß eine verhältnismäßig große Anzahl gesonderter Elektroden angeordnet und zentriert werden, was häufig sehr schwierig ist. Röhren, in denen die vorerwähnten Mittel Anwendung finden können, sind z. B. Klystrons, bei denen das Elektronenbündel notwendigerweise eine gewisse Strecke zwischen Modulator und Induktor zurücklegen muß, Wanderfeldröhren, Röhren, in denen ein moduliertes Signal mit einer gewissen Verzögerung an der Anode aufgefangen werden muß, sogenannte Doppelbündelröhren, und Röhren, in denen Ionen beschleunigt werden.

Bei einer elektrischen Entladungsröhre, die in an sich bekannter Weise mit zwei koaxialen lei-

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tenden Wendeln verschiedener Spannung in bezug auf die Ausgangselektrode des Bündels versehen ist, um ein Bündel geladener Teilchen über einen längeren Weg zusammenzuhalten, liegen gemäß der Erfindung die Windungen der einen Wendel in der Mitte zwischen den Windungen der anderen Wendel in der gleichen Zylinderfläche und sind die Wendeln ferner je nur einseitig mit einer derart verschieden hohen Gleichspannung verbunden, daß

ίο die geladenen Teilchen abwechselnd beschleunigt und verzögert werden.

Es ist bereits bekannt, in einer Kathodenstrahlröhre das Elektronenbündel nicht nur zu konzentrieren mit Hilfe des Spannungsunterschiedes zwisehen der Kathode und den Beschleunigungselektroden, sondern auch mit Hilfe eines Magnetfeldes, das erzeugt wird durch eine wendelförmig ausgebildete stromdurchflossene Elektrode. Um ein möglichst gleichmäßiges elektrostatisches Feld zu erhalten, werden zwei wendeiförmige Leiter, über die halbe Steigung gegeneinander verschoben, angeordnet. Im Gegensatz hierzu ist das elektrische Feld gemäß der Erfindung möglichst ungleichmäßig, während ein Magnetfeld fehlt.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, den Hochfrequenzkreis einer Wanderfeldröhre auszubilden aus zwei koaxialen leitenden Wendeln ungleicher Steigung, zwischen denen ein hohles Elektronenbündel verläuft. Eine Bündelkonzentrierung wird mit den Wendeln nicht erreicht, sondern mit Hilfe eines Magnetfeldes.

Es ist bei der Erfindung besonders günstig, daß die höchste und die niedrigste Spannung V_max bzw. V_min an den Wendeln gegenüber der Quelle der geladenen Teilchen wenigstens ein Verhältnis

'max ' min

= 3:2

haben. Das letztgenannte Verhältnis läßt sich auch schreiben als V_max — V_min > V₅ (V_max + V_min).

Bei Wendeln, deren Drahtstärke ein Viertel bis

ein Zehntel des Wicklungsschrittes beträgt, wird das Verhältnis zwischen der maximalen und der minimalen Spannung wenigstens gleich 2, vorzugsweise wenigstens gleich 3 gewählt. Diese Beziehungen sind dann zu schreiben als

: - Vmin > ¹Aj W'max + V_min) Und

y max *

min

" '2

ax ' "min)■

Es ist klar, daß den vorerwähnten Beziehungen auch entsprochen wird, wenn die niedrigste Spannung gleich Null ist.

Es ist auch möglich, mit zwei in der gleichen Zylinderfläche liegenden Wendeln eine Wanderfeldröhre herzustellen, bei der die Welle sich auf den beiden Wendeln bewegt. Für eine richtige Wirkungsweise ist es erforderlich, daß die Feldstärke an der Oberfläche der Wendeln wenigstens gleich — ist, wobei λ _min die kleinste Wellenlänge

/min

in der Luft ist, bei der sich immer noch eine richtige Verstärkung ergeben soll. Die Feldstärke an der Oberfläche der Wendel wird dadurch ermittelt, daß der Spannungsunterschied durch den gegenseitigen Wendelabstand dividiert und ein gewisser Formfaktor berücksichtigt wird, der höchstens 2 bis 3 beträgt. Die zwei Wendeln sollen symmetrisch in bezug auf Ein- und Ausgangskopplung angeordnet werden. Vorzugsweise wird die vorgenannte Feldstärke

wenigstens gleich

250000 V

Mnxn

gewählt.

In sämtlichen Fällen kann das aus zwei Wendeln bestehende Gebilde selbst wieder wendelförmig gewickelt oder in eine beliebige Form gebogen werden, sofern der Krümmungsradius der Wendel als Ganzes einigemal größer als sein Durchmesser bleibt. Hierdurch ist es möglich, eine lange Wanderfeldröhre in einer kurzen Rohrlänge unterzubringen und Röhren herzustellen, in denen Elektronenbündel sich um einen Winkel bewegen.

Die Erfindung wird beispielsweise näher erläutert an Hand der Zeichnung, in der

Fig. r eine Wanderfeldröhre nach der Erfindung darstellt;

Fig. 2 zeigte eine Verzögerungsröhre, d. h. eine Röhre, in der ein Signal mit einer gewissen Verzögerung weitergeleitet und verstärkt wird; Fig. 3 einen Oszillator und

Fig. 4 eine Röhre, in der die Energie den Elektronen auf induktivem Wege entnommen wird.

In Fig. ι sind mit 1 die gläserne Röhrenwand, mit 2 und 3 die Glühkathode bzw. ein Steuergitter und mit 4 ein Beschleunigungszylinder bezeichnet. 5 und 6 sind zwei Drahtwendeln mit einem Wicklungsschritt von 1,5 mm, einem Innendurchmesser von 6,7 mm und einer Drahtstärke von 0,3 mm. Die Windungen der einen Wendel liegen in der Mitte zwischen denjenigen der anderen. Die Fanganode ist mit 7, der Ein- und Ausgangswellenleiter mit 8 bzw. 9 bezeichnet. Infolge der dargestellten Anordnung sind die beiden Wendeln symmetrisch in bezug auf Ein- und Ausgang. Wenn die Spannung der beiden Wendeln in bezug auf die Kathode gleich 930 bzw. 1400 V gewählt wird, entsteht eine richtige Bündelung, und die Röhre ist bei einer Wellenlänge von etwa 7 cm noch brauchbar. Die. beiden Wendeln haben eine große Kapazität in bezug auf den Zylinder 4, wodurch sie eine starke no Hochfrequenzkopplung haben.

In Fig. 2 ist mit 10 die Röhrenwand, mit 11 und 12 die Glühkathode bzw. das Steuergitter bezeichnet. Im Kreis 13 herrscht ein Magnetfeld senkrecht zur Zeichnungsebene. 14 und 15 sind zwei koaxiale Wendeln abwechselnd auf hohem und niedrigem Potential, und 16 ist eine Reflektorelektrode auf negativem Potential; 17 ist eine Ausgangsanode. Wird am negativ eingestellten Gitter 12 ein positiver Impuls gegeben, so fließt eine kurze Zeit Strom, der vom Magnetfeld zu den Wendeln 14 und 15 abgelenkt wird. Die Reflektorelektrode 16 sendet die Elektronen zurück, die nun zu der Anode 17 abgelenkt werden. Infolge des langen Weges zwischen der Kathode 11 und der Anode 17 tritt eine Verzögerung des Signals auf.

In Fig. 3 ist die Röhrenwand mit i, die Glühkathode und das Steuergitter mit 2 bzw. 3 und die Anode mit 18 bezeichnet. Zwischen dem Gitter 3 und der Anode 18 sind zwei koaxiale Wendeln 19 und 20 derartiger Länge und mit derart verschiedenen Vorspannungen angeordnet, daß die Laufzeit der Elektronen zwischen Steuergitter und Anode eine ungerade Zahl Halbperioden der zu erzeugenden Schwingungen beträgt. Steuergitter und

jo Anode sind durch einen Kondensator 21 verbunden, und die Anode ist über einen Kreis 22, das Gitter über einen hohen Widerstand 23 geerdet.

In Fig. 4 ist mit 1 wieder die Röhrenwand, mit 2, 3 und 18 die Kathode, das Steuergitter bzw. die Anode bezeichnet. An einer der Wendeln 19 und 20 sind Anzapfungen 24 bzw. 25 angebracht, die abwechselnd mit einem Kreis 26, 27 verbunden sind. Mit einem der Enden ist außerdem die Anode verbunden. Die Wendel mit Anzapfungen hat also ein hohes, die andere ein niedriges Potential.

Claims

Patentansprüche:

i. Elektrische Entladungsröhre, die mit zwei koaxialen leitenden, verschieden vorgespannten Wendeln versehen ist, um ein Bündel geladener Teilchen elektrostatisch über einen längeren Weg zusammenzuhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der einen Wendel in der Mitte zwischen den Windungen der anderen Wendel in der gleichen Zylinderfläche liegen und die beiden Wendeln je nur einseitig derart mit einer verschieden hohen Gleichspannung verbunden sind, daß die geladenen Teilchen abwechselnd beschleunigt und verzögert werden.
2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die höchste und die niedrigste Spannung V_max bzw. V_min an den beiden Wendeln ein Verhältnis von mindestens 3 :2 haben, so daß

"max Ymin -^* '5 K^ max "■" 'min)
3. Röhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

* max * min -^" 'z \ max "τ" "min)>

vorzugsweise > Va (V_max + V_min) ist.
4. Röhre nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß V_min gleich Null ist.
5. Röhre nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wendeln zusammen beliebig gekrümmt, zweckmäßig schraubenförmig ausgebildet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 690809; deutsche Patentanmeldung ρ so 027 VIII c/21 gD; britische Patentschrift Nr. 500533; französische Patentschrift Nr. 582093; schweizerische Patentschrift Nr. 276 573.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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