DER0001820MA - Elektronen-Entladungseinrichtung - Google Patents

Description

Dr.-Ing. Ernst Sommerfeld
Patentanwalt

Elektronen - Knt ladungeeiiu-ichtung.

Jiie Srfiiitiimg bezieht sich auf Elefctronen-ISntlad ungs« röhren und insbesondere auf Eochleistungeröhren zur Verwendung b@i Höchstfreouenzen.

Die Schaffung einer EShre, die als Verstärker bei sehr

hohen Freguensen arbeiten und große Beträge von gleichförmiger Energie mit ziemlich großer Bandbreite und ijeistungsveret&rkung liefern soll, bietet ernste Probleme₉ die alt den üblichen Eöh~ renbauarten nicht befriedigend gelöst wurden»

Die Wärmeserstreuung, die eines der ernstesten irr obieine darstellt und die vorgenommen werden muß , mn Abdichtungen und Elektroden au schützen und eine unerwünschte Elektronenemission au Verhindern_l erfordert einen Aufbau_f der bei der üblichen Bauart die elektrischen Charakteristiken der Höhr© durch Erhöhung der Induktanaen und Kapasitaten und euch durch Erhöhung der Slektronenlaufzelten beeinträchtigtο Paduxch wird der Betrieb bei hohen Frequenzen beschränkt, insbesondere wenn die gewünschte Bandbreite groö Ist_s wie beim fernsehen« Wärme verursacht eine Msdehnung und BusaMaensishung der Eyhxenelesaemt©, wodurch die Abstände und Ausrichtuns^e*¹ und damit die ^rbeitsstabilitat beeinflußt werden. Die Notwendigkeit einer ftärtaezerstreunng von allen Elektroden und Elementen bringt weitere Kühlungsp rob1 erne mit Sich_s da für Hoehfrequensbetrieb kleine Bmrtelle und enge Abstände erforderlich sind.

Ber Betrieb mit Hochfrequenaen erfordert andererseits kleine Elektroden und Euflihrungen sowie enge Abstliade_t um durch Verminderung der Kapazität und induktivität der Klektroden die

aiektroaenlamfseit zwischen den Elektroden auf einen solchen Wert sä Iiegreaaea_g daß die Iaufaeit nicht ein merklicher ^roaentsatB einer Schwingungsperioä@ wird« Das Isedeutet_s, daß der Laufseitwiafcel klc-ls sein muß. Bnge Abstände erhöhen jedoch die Kapazitäten awischen den Elektroden und folglich muß die SlektrodenflSche ver» Eilatdert werden, sod ess bei hoher Ausgangsleistung 'bei einem sei» ctees gedrängten Aufbau die Kühlung schwierig wird.

Bei hohen Frequenaea ist ein stabiler und Ieietungefähiger Betrieb nur zu erreichen, indem man die Jiiagarigs- und Ausgangekreise und Elektroden in geeigneter ηeise isoliert»

Um hohe Ausgangsleistungen bei angemessenes Anodenspannungen su erzielen und verminderte Laufzeltwiakel zu fördern, sind hohe Stroadichten erforderlich« Dadurch werden strenge Llrforderniss ο hinsichtlich der Ke lü - und iSlektrodenforiaen auferlegt.

Wenn die Laufzeiten für alle gleichzeitig emittierten Elektronen nicht klein gemacht werden können« sind ferner für die gleichseitig von verschiedenen Teilen der K&thodenfläche emittierten Elektronen im wesentlichen gleiche Laufselten erwünscht, sedaß die obere Frequenzgrense des Betriebes, bei welcher normale elektronische Mrkungsgrade eraleIbar Sind₈ nicht vermindert Wlrd₉ Ausserdem muß der Strois in Strahlen umgeformt werden, us die &lektronenabsorptlon durch die Steuer - und Sohircagltter herabzusetzen, da eine Absorption durch die Gitter die Gittererv?'armung und die unerwünschte Gittereaission erhöhen und den Betrag des nutzbaren Anodenstromes vermindern würde. Die üblichen Elektroden für die Strahlbildung komplizieren Jedoch den Aöhrenaufbau, fUhrea unerwünschte Kapazität und Induktivität ein und erschweren die KUhlungsprobleme.

Bei öegentaktbetrieb mit hohen Fre^ueiimen bildet die Neutral is ie rung zur'Verhinderung von wilden Schwingungen ein weiteres ernstes IrrobIeia_f da lcurze Zuleitungen erforderlich sind, us diu Phasenverschiebung möglichst klein zu machen. Aemi zwei Köhren des l'etrodentyp© Seite an Seite im ^egentakt betrieben werden, bildet nämlich die /uaurdnung dee SchinagltterB_f der Zuführungen und der äußeren schirmverbindungen einen Schwingungs-.Icreis uad führt au onerwu nschten Kesonanzzuständen In den nöhren. öeriage Unterschiede las Aufbau der Köhren führen ferner zu uasyametrischen '«egentakt-Verstärkerkreisen.

.Die üblichen Verfahren eur /außenkühlung bei einer Bauart für hohe Ausgangsleistung sind bei hohen /requenzen nicht laser wirksam, weil groiäe Mengen der erzeugten feärme nicht schnell ■von kleinen» siit engen Abständen angeordneten Elektroden ser» streut werden können.

Bie Hereteliuiig einer Kiihre der beschriebenen Art wird ebenfalls durch tile er ford er liehen engen Abstände und genaues iU153richiuxig e» erschwert *

Die Erfindung' will diese Schwierigkeiten lösen und eine ^iektronen-Lntladungse inrichtung schaffen» die als Verstärker vorteilhaft und zur Lieferung von groöen Leistungen bei Möchstfreqaeazen befähigt ist, die daher in eIneia uegentaktverstärker mit eine» hohen örad von elektrischer Stabilität und Freiheit von Schwingungen verwendbar ist, die einen geringen mittleren Sitterstroas besitzt und dadurch einen Betrieb als glttermodulierter Leistungsverstärker bei 5oo ^Kb und höher gestattet; die sehr hohe Dichten der Kathodenemission besitzt, welche mit SteuergitteretrSmen. «u steuern sind, die einen geringen FroaentsatE des «aocienatroaes darstellen, die Feld- und Liektrodenformen besitzt,

welche geringe Slektronenl&ufaeltwiakel gewährleisten; die einen KstiiodeBaufbau zur ötrahlbildung besitzt» welcher die ^lektxoneaabßoxption durch Steuer- und Schirmgitter möglichst klein macht ι die einen kleinen Kiektrodenaufbau, kurze Zuführungen und enge Abstände aufweist und noch au großen dauernden Ausgangsleistungen bei hohen Frequeassen fähig ist} in welchen eine wirksam© Kühlung ersielt wird und. bei welchen die Kapazitäten und Induktivitäten der Elektroden und Zuführungen auf sehr geringen Herten gehalten sind.

Bin wesentlicher Zweck der Erfindung ist die Schaffung

eines Verfahrens und der Mittel zur Kühlung der Ausgangseiektrode oder Anode_a

JSin weiterer 2weck der Jsrfind uag ist die Schaffung einer üöhre mit 1· rna is Ions teilen, die genau und leicht zusammengebaut und ausgerichtet werden können und bei der die Ausrichtung und die Abstände während des Betriebes starr aufrecht erhalten werden, wodurch die Knderunu der elektrischen Charfikteristikeii möglichst gering wird.

Asin weiterer 2weck der isrfinduag ist die Schaffung einer Ab'hxe, die für Gegentaktbetrieb geeignet ist und verbesserte innere lieutrailsierungsiaittel, verbesserte »Uttel zur gegenseitigen Abschirauag der Iingangs- und Ausgangskreise und der Elektroden, sowie verbesserte Mittel aar Flüssigkeitskühlung ties Kathodentr%ers und der Steuer- und Sohiragitter aufweist.

Gemäß der Erfindung besitzt die k'lektronen-Bnttedungeeinrichtung in einem evakuierten Kolben eine Kathodenanordnung zur Srseugung von mehreren äilektronenstrahlen. Diese ^uriordnung umfaßt ein ebenes Bündelungs te11 mit mehreren Schlitzen, die durch Hungen getrennt sind, welche sich über eine Fläche dieses Seiles er-

streckeη, und eine Katiiode mit der gleiche» Anzahl von ρ Ienp ar alle** Xen Emissionsteilen, von denen ein ϊβϋ in» jedoch ohne Berührung Biii _fZdeti Begrensungswänden jede® Sehlitses angeordnet ist» Mn Steuergitter besteht dabei aus mehreren planparallelen Ieilea_fdie sich ohne Berührung Uber dee BLindelungateil in dichtung und Aa· passung an die Hungen erstrecken. Kin Schirmgitter besteht aus mehreren Teilen in einer gemeinsamen Kbene, die parallel und in Übereinstimmung mit den Teilen dee SteaergltterB liegen. Schließlich ist eine Anotie dicht neben der Kathode angeordnet, wobei zwischen dieser unci der «node die Steuer- -unci ScMriagitter liegen»

Die Einrichtung kann zwei Sütse von Elementen der oben beschriebenen Art umfassen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben und erläutert. Ia der Zeichnung geigen

Fig. i ein Schenktisches Schaitungsbild einer >»usfUhrungeform der Erfindung,

Fig. 2 - 6 schematischc ^uerschnIttdarstellungen von BUndelujQgs »■ iuiordnungen i$emM der iärfinduag,

Fig·. 7 eine perspektivische Schnittdarstellung der Formen und Lagen der Elektroden,

Fig. 8 eine teilweise geschnittene Seltenansicht einer Elektronen-Entladungsei»richtung gemäß der Erfindung, Fig·. 9 einen Schnitt nach der Linie IX - IX der figur 8, Fig.Io einen Längsschnitt nach der Linie & - λ der Fig.β, Fig. 11 einen l'eii querschnitt nach der Linie 11 · II der

Fi_fi. Io,

Flg.1.2 sine Kndensicht der Fig.ö, wobei einzelne teile

geschnitten sind,

Fig₉13 eine zerlegte perspektivische Ansicht der Elektro* den JKit der Be fest Iguags anordnung der Klektronen-iäntladungsein»

rieh.tnng naoh Fig. 8 - 12.

Kine geiaäö der Erfindung aufgebaute ßlektronen-Hntladungs einrichtung umfasst eines evakuierten Kollieri_s dessen innere .Einrichtung zwei emittierende Xathoden, zwei erste oder Steuergitter zwei zweite oder Schirmgitter und zwei Miodea mit Heutralislerung elementen umfasst, die alle so vereinigt und angeordnet sind, daß sie eine innerlich neutralisierte Doppeltetrode bilden. Die i<ieutralisierungselemente können mit dem einen Gitter oder aer Anode des einen Tetrocientaiiee verbunden sein und die Aufgabe der leutrallsierung mittels der direkten Kapazität zwischen dem. Weutralisierungseleaeat und dem üitter oder der Anode des anderen 'letrodenteiles erfüllen, wenn die Aöhre als degentaktverstärker betrieben wird.

Pie EChematisehe Anordnung einer solchen Aühre ist in Fig. 1 gezeigt, in der an öer Doppe!kathode Io beiderseits Siea« ergitter Il_fIS_i Sohiriagitter 13-, 14 und /moden 16,1? angeordnet sind. Die Heutralislerungs-iiapazltäten sind bei 18 und 19 angegeben und die HebenschluSkapazität zwischen der Schirmelektrode und Kathode bei 2o. Alle diese Elektroden Bind in einem gemeinsamen Kolben untergebracht. Die Kathode ist an dem Kolben geerdet und die Schirmgitter sind zu einem einheitlichen Schirmgitteraufbau vereinigt* Die Abschirmung 22 ist an den Schirmgitteraufbau angeschlossen und schirmt die Steuergitterkreise gegen die Anodenkreise ab»

Zur Erzeugung von gesteuerten Strahlen mit hohen Stromdichten bei engen Abstanden der Steuer- und Schirmgitter, die bei einem leistungsfähigen Kochfrequenz-Hochleistungsbetrieb erforderlich sind« sind die Formen des elektrischen Felden und der Kleictroden sehr wichtig.

Bei einer aiShxe gemäß der Erfindung hat die Ausbildung des elektrischen Feldes an and in der Ilihe der Kathode eine solche Form_t daß die emittierten elektronen au einem, zwischen den Uittereieiaenten durohtretenden Strahl gebündelt Werden₉ wobei die Feldaasbildung alt Hilfe von geriffelten oder ebenen Bündelung seleiaenten ersielt wird, die in Beaugauf die ebenen oder geriffelten KathodeneleiaentiB auf einem Potential Null oder auf einem negativen Potential betrieben werde*!.

Eine Anssahl solcher Anordnungen sind In i'ig» 2 - 6 dargestellt, wo C die KathoQe und f die ßundelungseleiaente sind« Xiie gestrichelten Linien bezeichnen die Elektronenbahnen» "Das elektrische Feld in der iläfae der emittierenden Fläche ist so, daß die diese Fläche verlassenden Elektronen einer Kraft unterworfen werden, die eine au einer Achse durch den Mittelpunkt der emittierenden Flache und senkrecht au ihr gerichtete Komponente hat, rcelöhe Im Bereich öer Kanten der emittierenden Streifen am größten ist» Derartige elektrische Felder werden durch die dargestellten iSlektrodenformen erzeugt, wobei die Bilndelongselefetroäen F sieh auf Katfeodenpotential oder einem gegenüber diesem negativen "wert befinden. Alle diese Anordnungen, sind verwendbar, jedoch wird die in flg. 7 perspektivisch gezeigte Anordnung bevorsugt benutzt» Bei dieser Anordnung ist die Bündelungselektrode aus einem ebenen festen Block 27 gebildet, der aehrere parallele Killen oder Schlitae 2b besitst» in welchen die Kathodenheiadrähte 25 in Form von flachen Streifen oder Bändern angeordnet sind« Oberhalb und in 'Jbereinstifluaung mit den feilen der Btindelungselektrode 2wischen den Schlitzen 26 sind uie !»teuergittex stäbe 28 angeordnet, die vorzugsweise rechteckigen oder abgeschrägt rechteckigen ;._tuerochnitt

höben, und sit diesen. Stäbe» 26 stimmen die Sohirmgitterelemeate 29 übereia* Der Grund für die konkave Ausbildung der Flächen 51 der 'Ieile der BUndelungseiektrode ißt die Verminderung der Ka pasität zwischen de» Steuorgittereleifienten 28 und den Büneelungs elementen der Elektrode 27» Kiae Anode 3o nimmt die Elektronen voFi eier Kathode 2b auf.

Bei der dargestellten Fors und Anordnung der Bündelung»» elemente wird ein entsprechendes elektrisches Bündelungsfeld an oder in der -Nähe der Kathodenfläche erKeagt₉ ohne dass die Bünde lungaelektroden selbst merklich in Aichtung der Anode vorspringe Dadurch können die Steuergitter in enger Sähe an der Kathodenebene angeordnet werden» eine erwünschte und wesentliche Bedingung für einen Iffistuagsfahigen Hochfrequenabetrieb und für die Verminderung der Lsufseit durch verkleinerte Abstände»

Die Oltterelektrodenelemente mit rechteckigem oder abgeschrägt rechteckigem Querschnitt, die mit dar Breitseite gegen die Kathode und die Bündelungselemeate angeordnet sind, ergeben eine *? irksame Steuerung des elektronenstrahls und wirken wie dün ne Klesiente mit geringer tt'dektronenabsorption aus dem Strahlj sie haben jedoch trotzdem einen wesentlichen Querschnitt, um lejr iae au der Traganordaung »u leiten, an welcher diese Klemente gehalten werden, und um mechanische Festigkeit und Stabilität zu gewährleisten. Diese Elektrodenelemente ergeben bei vergleichbaren Abständen eine geringere effektive Kiektrodenentfernung eis die gebräuchlichen Elemente mit kreisförmigem querschnitt. Versuche mit Steuergittern, die solche querschnitt«flächen aufweisen, aeigen, daß höhere Strchlstromdichten mit verminderten GitterstrBlmen gesteuert werden können.

Die ebenen oder konkaven atoisslonefläehen der Streifen-

©lemente der Kathode ergeben Im wesentlichen gleiche Mufzeitea für JSIefctroaen₃ die gleichseitig von verschiedenen feilen der &· thodeaflache emittiert werden» Ds £ Xejfctronen alt Lauf sei te» _? die vös dem Mittelwert wesentlich verschieden gind» wie sie bei den üblichen "Käfig"•Bauaxten vorkommen,» notwendigerweise längere Laufzeiten haben, sucht dieser Kffekt die obere Setriebsfreqneng zu erhöhen, bei welcher normale elektronische Wirkungsgrade ersieibar sind. Diese Streifenksthoden ergeben auch beträchtliche Amla-Qionsstromdiehte η mit eine® Minimum von magnetischer Moduletion der it. Iekt r one nh ahne η und sind in dieser Hinsicht den Methoden© lesenten mit kreisförmigem ^uerechnitt Uberlegen_a

legen der erhöhten Elektronenstrosdiehten_i die anwendbar sind (in der Praxis wurden 5_S5 A/e® der Katho&enfläche erzielt und rait Erfolg angewendet)und wegen der verminderten effektiven JSlektrodensbe tände ist der Laufsei twinkeX von gittergesteuerten Veretfirkerrohren gemäß der Erfinduiig erheblich vermindert. Ee läßt sieh Sseigen_s daß für plaaparallele Elektroden

¥«fO '& eine Konstante» θ der Lauf ml tw ink© 1 von der Kathode aur Gitterebene_s J die Stroiadiohte des Elektronenstrahls und S der effektive Abstend zwischen K&thoüe una Gitter ist, der Bereich, der bei der Betrachtung des LaufzeitwinkeIs für die ^-arbeitsweise gemäß der Erfindung von Bedeutung ist. Da diese Feld- und Klektrodenformen erhöhte ElektronenetroaKiiehtea und vermindert© Lsufseltwinfcel a als. es en* kennen Hochfrequenz - Breitband «· Leistungsverstärkerröhren gebaut werden, die bei 5oo ÜB« mit 5 Ausgangs-

leietuiig und einer gesamten Bandbreite über Io MHz arbeiten»

Bins Elektronen-Entladuugseinriohtung gemäß der Erfindung_t ?i©lche die oben dargelegten Grundgedanken verkörpert, ist in Fig_e 8-13 dargestellt.

Der Zusammenbau eier Kathode unci der Blindelungselektrode umfasst im wesentlichen fIlisslgkeitsgekUhlte BUndelungs- und Befestigungsblocks aus Metall sit einer aus mehreren Heizdrähten bestehenden ü-förmigen Kathode,die diese Blocks umgibt und an ihnen festgeklemmt ist. Die firniss ions fläche der Kathode kann aus re inem ifietali, wie Tantal₉ oder aus einer Oxyd schicht auf eine® metallstreifen bestehen, Die Bündelungselemente bilden mit den Kathoden-'iragblocks ein Stücke Bie Kathode besteht aus einem länglichen U-f ο riaigen i'eil mit mehreren emittierenden Streifen, die zueinander parallel lieren und in parallelen Mndelungsrillen oder Schlitzen an dem Kathodenblock aufgenommen werden»

In Fig. Io_sIl unci 13 besteht die Kathode und die Bündelungselektrode aus den Bündelungselektrodenblocks 35 und 36, die gegeneinander mittels der tiIiaiiaer-Trenn-oder Abstandslage 38 isoliert und mit mehreren parallelen rechteckigen Schlitzen 37 versehen sind , in weichen die emittierenden Jilegiente der Kathode angeordnet sind, Diese -Blocks sind durch Schrauben 5^^und 36⁹ (Figur Io) zusamaiengeklemmt, die ge^en einen der Biindelungsblocks isoliert sind. Diese Blocks werden ihrerseits zwischen den flüssigkeit sg e küh 1 t en 'xragblocke 59 und 4o festgeklemmt, die gegen» einander mittels der ülimmer-Abstandslage 41' isoliert sind. Ein Block ist mit dem Ansata 41 versehen, um die Teile in der noch zu besehreibenden './eise an dem kopfstück festaukleramen. Die Blindelungsbloeks oder Elemente sind an den fragblocks mittels der Sehrauben 42 und 42* befestigt« (Figur lo).

Die Kathode besteht aus mehreren IMngiicheB U-fÖrsiigen EleaeateB 41 (Fig® 11 unci 13)» die an den iänden tier Schenkel mittels der Elemente 4ö_s4B' verbunden sind® Die ^ie men te 47 liegen is parallelen Ebenen«, Diese emittierenden Elemente sind in den Schlitzen 37 der Bündelungsblocks und innerhalb der Sohlitae unterhalb einer Ebene angeordnet, die durch die Auseenflachen der feile des Bündelungblocks zwischen den Schlltaen hindurchgeht, wobei sich die in i'ig. 7 veranschaulichte Anordnung ergibt. Wie in Fig_eIi gezeigt ,sind die Kathode und die Kathodenschirme bo und b1 an dem Bündelungsblock mittels Schrauben b1' und 52' befestigt, sodass die festgeklemiaten Enden der U-förinigen KathodenheiBdrähte gegen Emission abgeschirmt werden« Ein iCathodenschina 52 ist an dem linde des einen der Kathodenbündelungsbloclcs befestigt, um die geschlossenen Enden der U-förmigen fCathodendrähte absudecken und eine Emission von ihnen zu verhindern. Kin weiterer Schirm b3 ist oben an den Bündelungselementen angeordnet, um die Emission von Streuelektronen zu verhindern, die die Anoden verfehlen und den Glaskolben bombardieren könnten. Auf diese VjeiBe 1st eine bauliche einheit der wassergekühlten Kathode und der Bündelungselektrode geschaffen, die mehrere parallele Strahlen, die von entgegengesetzten Flächen der ebenen Bauteile aus gerichtet Vierden, erzeugt.

lüe beschriebenen Kathoden - und BUndelungselemente ergehen Vorteile in elektronischer, strorakreismässi&er und mechanischer Besiehung, die von besonderer Bedeutung sind, wenn diese Teile in Verstärkerröhre» eingebaut werden. Diese feile gestetten eine flüssigkeitskühlung der Befestigungs - und Zuleitungsanordnung in der noch zu beschreibenden ieise und führen dadurch au einer Ver-

Hinderung der thermischen Ausdehnung, sodass die angestrebte alektroclenausrichtung bei normalem Betrieb im wesentlichen unverändert erhalten bleibt. Die genaue Ausrlohtung_t die während des Zusammenbaues zu erreichen ist und während des normalen B©- triebes zusammen mit der mechanischen ^yauaetrie der beschriebenen Anordnung erhalten bleibt, ermöglicht eine Abgleichung der Gitter- Kathoden= und der Oitter-Schirmgitter-KapazitIit zwischen zwei Tetrodenteilen der Poppeltetroden - Verstärkerröhre in Verbindung mit kleinen Abständen und einer sehr geringen Steuergitter · und Schirmgitter - Stroaeufaahme sub den Elektronenstrahlen hoher Dichte.

Die beschriebene Kathoden - und Bündelungsanοrdnung ergibt eine niedrige Impedanz der elektrischen Verbindung zwischen den einseineη Kathoden- und Bündelungselementen jedes uöhrentelles und zwischen den beiden Kathoden - und BUndelungsteilen der Doppelrühre. Diese geringe Impedanz ist bei Gtegeηtaktverstärke rn für HöcÄetf regjAenzen von Vorteil.

Die Art der Kathodenbefeetigung und die Befestigungsanordnung gestatten es, eine noch zu beschreibende Anordnung eines JSebenwegs vom Schirmgitter nach iCsthode vorzusehen, der eine geringe elektrische Impedanz und Verbindungen mit äusserst niedriger Induktivität besitzt. Bei dieser Anordnung kann ein hochwertiger und gedrängt gebauter Kondensator verwendet werden* weil er innerhalb des Vakuumraumes eingebaut werden kann. Ausserdem ergibt der Aufbau mit den in dem Kathodenblock gebildeten Bündelungselementen einen gekühlten metallischen Leiter von geringem Widerstand als Bündelungseiement, der auch den größten Teil der Eingangsgitter-Ladeströme, die während des Betriebes der Blnriehtung induziert werden, leitet«

Dae Steuergitter ist in der Äiiie der Kathoaen- und Btode· lungßelektro&engrupp© angeordnet. Der Gitteraufbau besteht aus einem Metallrohr, das von einer Olasdichtung des Kolbens gehalten wird lind in welches Drähte oder Stäbe mit gutem thermischen und elektrischen Kontakt befestigt sind. Die Stäbe sind dabei quer zu der Achse des Tragrohres angebracht und wirken als Steuerelemente. Die Länge der Elemente wird in Bezug auf ihren Querschnitt so gewählt, daß die gesamte in den Elementen zerstreute energie an ein in den l'ragrohren kreisendes Klihlfaittel geführt wird. Die mechanische Befestigung und Anordnung der Elemente wird mit Hilfe von Öffnungen oder Schlitzen erreicht, die in dem Tragrohr oder in einem metallischen Block oder Streifen, der mit diesen verbunden sein kann, eingearbeitet sind. Die oben erwähnte Neutralisierungsanordnung besteht aus metallischen Ansätzen, die an dem Gittertragrohr befestigt sind und durch die Sehirmgitterumkleidung hindux'ohragen.

Im einzelnen besteht jede Steuerelektrode aus Kohren 56 und 56' (Fig. 11 lind 13) mit benützen zur aufnahme der quer mit parallelen Abständen angeordneten Steuergitterelenienten 55,55% die längliche, rechteckf örisige Querschnitte besitzen. Die iiammn Röhren 57,57' leiten ein Kühlmittel I^yhem. aus den als Träger der Gitterelemente dienenden Kohren 5C,56'. Zur Bildung der Ueutrslisierungseleraente sind die Köhren 56 mit L-förmigen Ansätzen 58 und 58' versehen; diese tragen die Elemente 59 und 59*, die eine noch zu beschreibende kapazitive Kopplung zu Uen Anoden herstellen. Jedes dieser Gitter ist elektrisch isoliert und wird von einer Abdichtung in dem Köhrenkopfstück in einer noch zu beschreibenden Selae gesondert gehalten.

Der oben beschriebene üitteraufbau ergibt einen kräftigen

aieehaaischen Halt, sowie ©ine genaue Ausriohtuag und Abstandshalterung der Elemente? die während des normalen Betriebes aufrecht erhalten wird. Dies wird erreicht durch die wirksame Kühlung de!? Sragrohre und der angebrachten Gl&sdichtung, d Ie eine Faischausrichtung der Elektroden durch thermische Ausdehaung vermeidet» welche von der durch die Steuergittereleiaente absorbierter* Energie oder der in dem Trag» und Einführungsrohr zerstreuten Energie herrührt« Biese wirksame Kühlung des Tragrohres liefert ein Mittel zur Kühlung der Steuergittereleraente und verhindert so eine übermässige Elektronenemission von den Elementsn_e

Die Anordnung und der Aufbau der Heutralisierungsmittel ergibt eine minimale länge und vermindert infolge davon die Phasenverschiebung, die von übermässiger Lange der Keutrallsierungs-Zuführung herrührt. "Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft bei Doppeltetroden-Verstärkerröhren®

Die Kathodenanordnung und die Steuergitter werden von einem Schirmgitter umgeben,das ίItissigkeitsgekUhlt und von einheitlichem Aufbau ist« liieser einheitliche Aufbau erfolgt in Fora eiaes k&stenähniiehen Itaameng,der offene Seiten und öltt«elemente besitzt, die mit Hilfe von in des iSetallrahmen eingearbeiteten Sch lit-sen im Abstand und ausgerichtet gehalten werden. Bie Elemente sind an dem Eahmen alt gutem thermischen und elektrischen Kontakt durch Silberlötung oder auf andere Weise befestigt.

"Dieser einheitliche Schirmgitteraufbau besitzt (vergl. Fig.Io111 und 13) ein Paar von laefar oder weniger ü-förmigen Teilen 60 und 61. Die U-förmigen Teile 60 und 61 sind an den Endblockteilen 44 und 45 befestigt und bilden einen seitlich offenen, kastenförmigen Aufbau. Die Schirffigitterelemente sind In diesen offenen Räumen angeordnet. Die Teile 60 und 61 sind aussen und

ISiigs der inneren Kanten der !schenkel mit abgeschrägten Flächen 62963964 und 65 versehen. Die U-fUrmigen feile 6o und 61 weisen ferner nach innen vorspringende feile 66,67,68 und 69 auf^ die alt Schlitzen versehen Sind₅ in welchen die stabförmigen JSlemeat© 71,72 und 71',72* des bchirmgitters angeordnet und an den U-förmig en feilen befestigt sind. Die Anordnung der Elemente an den Innenflächen der ü-förmlgen Teile 6o und 61 ergibt Einbuchtungen in den Aussenseiten des üchlrogitteraufbaues,welche die noch ssu ■beschreibenden /moden aufnehmen. Wie in Fig· Io und 13 gezeigt, sind diese Schirmgltterteile 6o,öi an den 'feilen 73 und 74 mittele der Schrauben 75 una 76 befestigt. Die 'feile 73 und 74 Bind ihrerseits an den Kathodentragblocks, von diesen mittels der Isoliereinlagen 77 und 78 isoliert_s die vorzugsweise aus Glimmer bestehen, festgeklemmt. JJie Bolzen 79 sind gegen die Elemente, an welchen sie festgeklemmt sind, mittele der Isolierrohre oder Büchsen 79 ⁸ isoliert. Uie Gliamereinlagen halten die Befestigungsblocks 73 und 74 in einer kapazitiven Verbindung zu den Kathodenkühlblocke, sodass ein Hochfre^uenzatrom von dea Schirmgitter durch einen der Tragblocks einen Bebenweg nach Srde finden kann. Die U-förmigen Teile 6o und b1 sind mit öffnungen 6o' und 61" (Fig. 13) versehen, durch welche Bich die Ansätze 58 und 58' (Fig.11), welche die üeutralisierimgsßlemente 59 und 39' tragen, erstrecken. Auf diese Vieise werden die Kathode, die Bündelungselektrode und die Schirmgittereinheit von dem Kopfstück als Starrer_it kompakter Aufbau getragen*

Die Anode besteht aus einem mit mehreren Kanälen versehe® nen Metallblock, durch welchen ein Kühlmittel geleitet werden kann. Das Kühlmittel wird mittels rohrförmigen Anodenstutzeinführuiigen zugeführt. Die rohrförmigen AnodenstUtzeInfUhrungen sind

so angeordnet und ausgebildet, daß sie als Klemente des Anoden-Hesoaeaakreises dienen, der gebildet Wird₉ indem man die Zuführungen miteinander durch einen KurζSchlußstab verbindet*

Die zweiteiligen /moden Oo,81 und 80',81' besitzen jede (vergl. L'^lis.lo,ll und 13) einen die Elektronen aufnehmenden Teil 80 oder So', iait mehreren längsverlaufenden Rippen 82 und 83, die in der Längsrichtung angeordnet sind, um an abwechselnden Snden zwischen den Kippen und den umschiiessenden Enden dee Seiles 81 einen Kausa zu schaffen, der das Teil 80 aufnimmt® Es sind Öffnungen B4 (Fig.13) vorgesehen, durch welche ein Kühlmittel zum Umlauf durch die mehrfachen Kanäle der Anode eingeführt werden kann. Die beiden Teile der Anode können mit Silber miteinander verlötet sein. An der Rückseite des feiles 81 erstreckt sich ein Teil 85, das mit einem Bund 86 versehen ist. Dieser wird in einem äusseren hohrkbrper 87 aufgenommen, der ein Paar von gegeneinander verschiebbaren inneren riohrkb'rpern 88 umschließt. Die gleiche Anordnung ist hei dem feil 81' vorgesehen. Das Teil 85 1st, wie in Fiß. 11 gezeigt, mit den iCanälen 89 und 89' für den Durchgang eines Kühlmittels durch die /mode versehen. Tias Kühlmittel wird durch den äusseren .Röhrkörper eingeführt und aus der Anode durch den inneren Kohrk "drper 88 geleitet,dessen Querschnittsfläche kleiner ist als diejenige des zwischen den beiden Rohren vorhandenen Rauraes. Dadurch kann der statische Druck des Kühlmittels innerhalb der Anode aufgebaut werden, um die ünergleZerstreuung der Anode bei einem gegebenen Kuhlmittelfluß zu erhöhen.

.Da die Leitungsröhre mit der größten hydraulischen Impedanz als Abflußrohr des Kühlmittels verwendet wird, wird in den Anodenkanalen ein größerer statischer Druck mit einem festen Zu· fUhrungsdruck erzielt. Dieser größere statische Druck laßt eine

höhere Temperatur des metallischen /uiodenblocks und folglich eine grössere Energieζerstreuung zu, bevor übermässige Dampfblasen auftreten.

Die die Teile öo' und 81⁸ umfassende Anode ist auf der der Anode 80,öl entgegengesetzten Seite des EinbaueB angeordnet und besitzt die gleichen,Teile, die mit gleichen, mit einem Strich versehenen Zahlen bezeichnet sind. Jede dieser nnoden wird gesondert gehalten und ist von der anderen in einer noch zu beschreibenden Vselse durch die Aohrkö'rper isoliert.

Der Anodenaufbau und die Anordnung der KUhlrbhren ergeben eine durchschnittliche Iilngangslelstung des Klektronen-Bombardements pro Flächeneinheit der bombardierten Oberfläche von

über 800 Vi/p**t cm² bei einem massigen Wasserdurchfluß und ⁷ HrfATg/cm*

Drucken, die o «p -h· nicht übersteigen. Wie dargestellt j werden in dem mittleren Kühlrohr Gleitverbindungen benutzt, welche eine Deformation des ZufiLhrungsrohres und der Abdichtung Wahrenti der Trocknung und während des Betriebes verhindern.

Der zu beschreibende Zusammenbau des Kolbens und des Kopfstückes erfolgt nach einem Verfahren und mit den Mitteln für die- Befestigung von Vakuumröhrenteilen an einer Platte oder einem anderen starren Körper, der ein Teil der VakuuiahUlle und in Bezug auf den übrigen Teil des Vakuumkolbens und die an diesem befestigten Elektroden einstellbar ist.

Das Kopfstück oder die blatte 9o (vergl. Pig. Io) 1st mit gewissen öffnungen und Zuleitungen versehen, die sich durch diese erstrecken und noch beschrieben werden. Das Kopfstück 9© ist mit einem Tragblock 91 versehen, der an Ihm befestigt 1st und an welchem der Aufbau der Kathode und des Schirmgitters mittels

der Bolsefl 92 angebracht Ist₈ Schirmgitter und Kathode werden so unmittelbar von der Kopfplatte 9o getragen. Der Kolben besitzt einen can te!förmigen, mit einem Flansch 94 versehenen Kfrper 93 und eines topf förmigen Behälter 95₉ der den Kolben ergänzt* Das Kopfstück ist mit dem Flansch 94 durch die Bolzen 98 verbunden und die I) ich ttmgs einlage 99 ergibt einen vakuumdicht en Verschluß, Der Abstände® oder Dichtungsring Ioo ist vorgesehen,, um ©in Ver·» sälehen der Kopfplatte zu Verhindern_f wenn sie angeschraubt wird® Die Sinstellung der Kopfplatte in Beaug auf den Xolben erfolgt silt Hilfe der öffnungen in der Kopfplatte, die mit Ubergröße angebracht werden und eine seitliche Bewegung des Belsens und des Kolbens in Bezug auf die Kopfplatte zulassen» Ein Absaugrohr 128 (vergl. Flg.12) 1st für das Auspumpen des Kolbens vorgesehen®

Die beschriebenen Verfahren aur Verbindung der kopfplatte mit dexa Kolben ergeben eine Einstellung, die eine genaue Abglelchung des Abstandes und der Kapazität zwischen den Anoden und seJnirragIttern der beiden l'etrodentelle gestattet.

ienn das Valcuuiagefäss in der beschriebenen Vieise zusammengebaut wird, kann die Einrichtung bequem auseinandergenommen und die Instandsetzung einer beschädigten Vorrichtung praktisch durchgeführt werden, wodurch auch ihr liedervensendungswert erhöht wird«

Die vereinigten Tra^- und Kühlzuleitungen für die Elektroden und Abdichtungen bilden einen wichtigen l'eil der Einrichtung. Die KathodenblocJcs 39 und 4o (vergl. Fig_e 8-12) sind mit Purchbrüehen versehen, in walchen die KUhlrohrleitungen Iol und lo2 eingesetzt werden können. Pie Knden des Kohres Iol (vergl. Fig₀12) verlaufen durch die Kopfplatte 9o und sind an dieser abgedichtet» Sie finden der Klihlrohrleitung lo2 verlaufen durch eine

öffnung in der Kopfplatte und durch den Pfropfen lo3, an welche® die Hohrleitung hermetisch abgedichtet ist und durch den die Bnüen durchgeführt sind» Der pfropfen lo3 ist in dem unteren Ende des kohrkörperβ 1o4 abgedichtet, der von eines Kohrkörper lo5 umgeben ist und dieser ist seinerseits an dem Kopfstück abgedichtet« Zwischen den beiden liohrkörpern ist ein dichter Ver«* Schluß lo6 (Fig. 12), vorzugsweise aus Glas_l angebracht*, Die Kehr* leitungen Iol und lo2 dienen nicht zur Fortleitung des Kühlmittels au und von den KathodenblbOken₉ sondern auch als Leitungen für die Suführung des Kathodenstromes. Offenbar könnten die Blocks alt Bohrungen versehen werden, um einen Durchgang au schaffen und man könnte an dem Block rohrleitungen anlöten»die alt diesen Durchgängen in Verbindung stehen.

Der Schirmgitteraufbau ist in gleicher Weise durch Flüssigkeit gekühlt» lie in Fig_e 8 gezeigt,1st jedes U-f Breiige Teil 60,61 (in Fig_e 8 ist nur 61 sichtbar) mit einem U-förmigen Kanal Ilo versehen, der in ihm verläuft. Wie am besten aus Fig.8,9 und 12 hervorgeht, stehen 2wei Rohrleitungen 112 und 113 mit Kanälen Iio in den Unförmigen Schinagittereiementen in Verbindung und sind miteinander durch des Kupplungsrohrstück 114 verbunden. Diese Rohrleitiingen gehen mit Abdichtung durch den Pfropfen 115 (Fig. Io und 12), der von dem Kohrkörper 116 getragen wird· Dieser 1st koaxial zn dem uohrkörper 11? angeordnet, der mit dem. Kopfteil 9o dicht verbunden ist* Zwischen den Kohrkörpern ist ein isolierender und hermetischer Abschluß 118 hergestellt (Fig. 12). Diese Kühlrohre und Leitungen bilden auch die -Leitungen für die Zuführung der positiven Spannung au der Schirmgitter· elektrode.

Wie la Fig_e 12 gegeigt, wird jedes Steuergitter gesondert ¥oa den hohlen Leitern 57 und 57' getragen, kiese gehen durch den Kragea 12o, mit dem ein kuppe!förmiges Isolierteil 121 dicht verbunden Ist₉ durch welches die Mohrkörper 57 und 57* mit eines vakuumdichten Verschluß geführt Slnd_e Die inneren und die äusseren Hohrleitungen 56,57 und b6',57' stehen mit den Mohrstutaen 122,123 und 122% 123* in Yerbindung_sin die una aus denen ein Kühlmittel zur Kühlung des Gitters in Umlauf gebracht werden kann»

Die Anode wird von dem topfförmigen Isolierteil 95 des Kolbens getragen und ist an diesem ΐβϋ, wie in Flg₀ Io und 12 gezeigt, abgedichtet angebracht. Uie Abdichtungen sind bei und 126 vorgesehen,, um die Anoden in passender räumlicher Beziehung zu den anderen Klektroden innerhalb der ivöhre zu halten.

a'in mantelfb'rffliger Schiria 127» der mit der Schiraelelctrode verbunden ist, erstreckt sich zwischen Schirmelektrode und Kopfstück und schirmt die Steuergitter und deren Zuleitungen gegen die .Anode und deren Zuleitungen vollständig ab.

Wie ersichtlich, wird durch die Erfindung eine Doppeltetrode geschaffen mit einem einheitlichen Kathoden- und Bündelungsaufbau, der an einer metallischen Umhüllung elektrisch geerdet ist, mit einem einheitlichen Schirmgitter, das einen elektrischen Sebenweg zu der geerdeten Kathode über eine Kapazität besitzt, die in dem Vakuumrauia enthalten ist und als Schirmgitterträger wirkt, mit zwei getrennten und unabhängigen Steuerglttern₉ an denen IIeutraliBierungseiemente befestigt sind, und mit Anoden₉ die an der den anderen Elektroden entgegengesetzten Seite des Kolbens befestigt sind. Bei Anwendung des ^egentaktbetriebes arbeiten die beiden Anodenzufiihrungea mit den Anoden eis Elemente

des Aaodeareaoriiiiiskreises_i, der gebildet wird, Indem, man einen KiiiⁱSschluSstal} unmittelbar an dies© Zuführungen anlegt. Alle diese ülektro&en» ausgenommen die Anoden₉ sind an einem Kopfstück angebracht t des in Beeiig auf den anderen Teil des Vafeuumkolbens, an reichem die /moden befestigt Sinu₉ einstellbar ist. Der Vakuumendverschluß ist mittels einer Druckdiciitung hergestellt.

Durch die Erfindung werden ein® Imzahl von Vorteilen gegenüber den üblichen üegentaktverBtärkern erzielt, von denen folgende erwähnt werden;

a) geringe Ispedans von Schirißgitter zu Schirragitter mit entsprechender kleiner Potentialdifferenz der Hochfrequenz;

b) geringe Impedanz zwischen den Kathoden der beiden l'etrodenteile, die mittels einer gemeinsamen Kathode mit kleinen Abmessungen erzielt wird,*

c) geringe Impedanz »wischen des Schiriagltteraufbau und einer geerdeten Kathode, die durch verminderte Abmessungen und eine Überbrückungskapazität zwischen Schirmgitter und Kathode, die in deffi Vakuumkolben eingeschlossen ist, erzielt wird;

d) wirksame Flüssigkeitskühlung von allen Elektroden mit kleinen Abmessungen und gedrängtem Aufbau;

e) verbesserte Abgleichung des Gegentaktverstärker, weil die beiden i'etrodenteile, gegeneinander mit grösserer Genauigkeit der Herstellung abgeglichen werden können, als wenn zwei einzelne Tetroden benutzt werdenj

f) direkte kapazitive Iteutrallsierung von den Anoden zu den Steuergittern bei Anwendung als Gegentaktverstärker, mit Hilfe von Elementen von sehr kurzer -uänge;

g) wirksame Steuerung von Llektronenstrahlen grosser Dichte mit kleinen Steuergitter- und Schirmgitterströmen;

h) Verminderung der Eiektroaenlaufseit bei hohen iTrequeaaea mit Hilfe von Siektrodenformen , die die Anwendung von Elektronen» strahlen grosser Dichte in Verbindung mit geringen effektiven Elektroden&betänden ermöglichen;

i) Erhöhung der Bandbreite mit Hilfe von Elektrodenformen, die gesteuerte ^iektronenatrahlen grosser dichte ergeben und eine grosse Energie Zerstreuung pro Flächeneinheit an den Samrael·» elektroden gestatten»

.üt Hilfe der Erfindung kann ein innerlich neutralisierte Hochfrequenzverstärker für eine Ausgangsleistung und für eine Frequenz geschaffen werden, die übliche Verstärkerröhren beträchtlich übertreffen. Bei einem Beispiel einer Gegentakt-Verstärkerröhre lieferte das Gerät eine dauernde Ausgangsleistung von 3ooo W bei 3oo MHz_t mit einer Bandbreite von über Io MHa und einer EeistungsverStärkung von Io. Siese Einrichtung kann bei Frequenzen bis hinauf au 600 MHg betrieben werden. Der mittlere Üitterstrom 1st so klein, dass mit Erfolg ein Betrieb als gitter modulierter Fernsehverstärker bei 3oo MHs möglich ist» Mit Hilfe der benutzten Kathoden-und Uitteranordnungen werden Kathoden«

Elektronendichten von 3,b A/cm erfolgreich mit Steuergitt ere trb" men gesteuert, die weniger als des Anodenstromes betragen, ferner wurde vollkommene elektrische Stabilität und Freiheit von Schwingungen erzielt, wenn die Rühre als Gegentaktverstärker benutzt wurde»

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen AusfUhrungs beisplele beschränkt. Diese könnten vielmehr in verschiedener Hinsicht abgeändert werden, ohne den Rghmen der Erfindung zu ver lassen.

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1) ^lektronen-Sntladimgseinrichtung mit Biehreren₉ in einer Iibene liegenden sich längs erstreckenden Emlssionselementeii sur Erzeugung von mehreren parallelen L'leJctronenbahnen,gekennzeichnet durch eine gemeinsame Bundelungsanordnung mit mehreren, in parallelen Abständen angeordneten Schlitaen₅ in welchen die Emissionselemente untergebracht sind, ohne dass sie die Oberflächen der die Schlitae begrenzenden Bünde lungs anordnung berühren.

   2) Einrichtung nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, dass die Solschen den Schlitzen liegenden Teile der Bundelungs^ anordnung wenigstens so "breit öind wie die JLmlssionselemente und. sich über die ^bene dieser Elemente hinaus erstrecken«

   3) einrichtung nach Einspruch 2, gekennzeichnet durch mehrere flache und längsverlaufende Steuerelementes deren flache Seiten in einer gemeinsamen Ebene? dicht an der ^bene der Lßiis s ions elemente, liegen und den vorstehenden '!'eilen der gemeinsamen Hundeiungs&nordnung zugewendet sind,, wobei diese Steuerelemente im wesentlichen, die gleiche Breite wie diese vorstehenden Teile haben,,

   4} Eisriehtung nach Ansprach 1,2 oder J_s dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Schlitzen gelegenen Oberflächen der Bündelungsanordnung einen konkaven querschnitt haben«

   3) Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch eine doppelte BUndelun^sanordnung mit beiderseits vorgesehenen Schlltaen und doppelten Anordnungen nach Anspruch

   1-4 an entgegengesetzten Seiten der BündelungβanOrdnung.

   6) Sinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelungsanordnung zwei gleiche Teile aufweist, die miteinander Rücken an Micken verbunden, Jedoch gegeneinander elektrisch isoliert sind.

   7) Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ercissioxiselement U-förmig ausgebildet ist, wo» bei seine Schenkel in entgegengesetzten Schlitzen und zwar einer auf jeder Seite der Bundelungsanordnung angeordnet sind.

   6) Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichne t, dass die -linden jedes U-förmigen Erniesionselementes nicht-emittierend^eowle mechanisch und elektrisch sit entgegengesetzten Seiten der Bündelungsanordnung verbunden sind, wobei der übrige Teil jedes Elementes keine Berührung mit dieser Anordnung hat.

   9) Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch einen massiven Metallträger für die Bündelungsanordirung und einen massiven Metallträger für eine Schirmgitteranordnung, wobei diese Träger miteinander mechanisch verbunden, jedoch gegeneinander durch verhältnismässig dünnes isoliermaterial elektrisch isoliert sind und dadurch ein Nebenschlußkondensator von sehr geringer Impedanz zwischen Schirmgitter und Bündelungsanordnung geschaffen ist.