EP0268959B1 - Wanderfeldröhre mit periodisch-permanentmagnetischem Fokussiersystem - Google Patents

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EP0268959B1
EP0268959B1 EP87116818A EP87116818A EP0268959B1 EP 0268959 B1 EP0268959 B1 EP 0268959B1 EP 87116818 A EP87116818 A EP 87116818A EP 87116818 A EP87116818 A EP 87116818A EP 0268959 B1 EP0268959 B1 EP 0268959B1
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EP
European Patent Office
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wave tube
travelling
bonding
permanent magnet
tube according
Prior art date
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EP87116818A
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EP0268959A1 (de
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Gerit Ing. grad. Böhme
Hermann Turnwald
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/12Vessels; Containers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/02Electrodes; Magnetic control means; Screens
    • H01J23/08Focusing arrangements, e.g. for concentrating stream of electrons, for preventing spreading of stream
    • H01J23/087Magnetic focusing arrangements
    • H01J23/0873Magnetic focusing arrangements with at least one axial-field reversal along the interaction space, e.g. P.P.M. focusing

Definitions

  • the invention relates to a traveling wave tube according to the preamble of claim 1.
  • a traveling wave tube with such a permanent magnet system is known from DE-PS 32 16 250.
  • PPM focusing P eriodisch- p ermanent m agneticians focusing
  • pole disks were used, which are centered with a certain play on the vacuum envelope of the traveling wave tube.
  • extreme parallelism had to be maintained by both the ring magnets and the pole disks.
  • This system creates difficulties with the matching function.
  • the problem with a PPM focusing system for traveling wave tubes is that of generating a series of alternating magnetic fields which can be easily adjusted on the tube. Nevertheless, a stable behavior of the entire mechanical structure must be guaranteed, even with strong thermal loads, both permanent and alternating loads.
  • the previous plug-in technology also has problems with the fit tolerances.
  • DE-PS 32 16 250 it is known from DE-PS 32 16 250 to solder the pole disks with corresponding spacer rings made of non-magnetic material to form a firm, stable unit.
  • Directed glass fibers in the cladding are torn according to the knowledge on which the invention is based, in the event of the expected temperature shocks. This problem occurs in particular because the magnet system consists of a large number of magnets and pole pieces, for example 45 magnets and 46 pole pieces, which are movably mounted on the delay line.
  • the invention has for its object to avoid these disadvantages and to provide a temperature shock-insensitive position and position assurance for the focusing elements of a traveling wave tube, which works reliably even with extreme temperature fluctuations, in particular in a range from about -60 ° C to + 95 ° C .
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that the previously known fastening of the focusing elements is replaced by an adhesive that consists of a Mixture of an epoxy resin with adhesive properties and glass fibers, preferably glass fiber fibers, contained therein in an unaligned position and is applied to the periphery of the permanent magnet system.
  • Special epoxy resins with adhesive properties are, for example, under the trade name Araldite available.
  • the glass silk fiber content added to the epoxy resin with adhesive properties is approximately 15% by weight and the cutting length of the glass silk fibers prepared for wetting with epoxy resin is approximately 3.5 mm. The thermal expansion of the mixture is much closer to that of the focusing system.
  • the epoxy resin (araldite)
  • the non-directional position of the glass silk fibers contained in the bond applied to the permanent magnet system has such a strength that forces which act on the focusing system due to thermal stresses are uniformly transmitted to all elements of the focusing system by the elasticity, without spontaneous crack formation occurring .
  • the glass fiber fibers that are not strictly in a defined direction are the cause of these favorable elastic properties. Defined aligned glass silk fibers, on the other hand, can lead to radial crack formation.
  • the figure shows a traveling wave tube according to the invention schematically partially in section.
  • the traveling wave tube essentially consists of a cylindrical vacuum envelope 4 surrounding a delay line, which is tightly enclosed by a permanent magnet system.
  • the permanent magnet system consists of annular pole disks 1 and magnetic rings 2 arranged between them and alternately polarized in opposite directions in the axial direction.
  • the permanent magnet system is inserted into a metallic outer shell 6.
  • the outer shell is made of aluminum, for example.
  • the vacuum envelope 4 as well as the delay line located therein are made of copper, for example.
  • the pole disks 1 have projections on both sides in the region of their transition to the vacuum envelope 4, so that their cross section is T-shaped.
  • the permanent magnet system 1, 2 is glued to its outer surface.
  • the adhesive 3 applied in the form of a layer on the outer lateral surface consists of a mixture of an epoxy resin with adhesive properties (araldite) and glass fibers, preferably glass silk fibers, provided therein in an unaligned position.
  • the adhesive bond 3 is coated with a layer 5 of heat-insulating material as a heat insulation layer. The entire system is closed on one side by an RF coupling-in waveguide 9 and an electron gun 7 and on the other side by an RF coupling-out waveguide 10 and a collector 8.

Landscapes

  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Wanderfeldröhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine Wanderfeldröhre mit einem derartigen Permanentmagnetsystem ist aus der DE-PS 32 16 250 bekannt.
  • Dieses System wird auch PPM-Fokussiersystem (Periodisch-permanentmagnetisches Fokussiersystem) genannt. Bei den bisher bekannten PPM-Systemen wurden Polscheiben verwendet, die mit einem gewissen Spiel auf der Vakuumhülle der Wanderfeldröhre zentriert sind. Gleichzeitig mußte sowohl von den Ringmagneten als auch den Polscheiben eine extreme Parallelität eingehalten werden. Dieses System bereitet Schwierigkeiten hinsichtlich der Abgleichfunktion. Es besteht nämlich bei einem PPM-Fokussiersystem für Wanderfeldröhren das Problem, eine Reihe von alternierenden Magnetfeldern zu erzeugen, welche auf der Röhre leicht abgleichbar sind. Trotzdem muß ein stabiles Verhalten des gesamten mechanischen Aufbaues gewährleistet sein, auch bei starker thermischer Belastung, und zwar sowohl Dauer- als auch Wechselbelastung. Auch die bisherige Stecktechnik weist Probleme mit den Passungstoleranzen auf. Um ein stabiles PPM-Fokussiersystem zu schaffen, ist es aus der DE-PS 32 16 250 bekannt, die Polscheiben mit entsprechenden Distanzringen aus nichtmagnetischem Material zu einer festen, stabilen Einheit zu verlöten.
  • Gemäß der DE-A-15 41 060 werden Quadermagnete durch Bänder aus glasfaserverstärktem Epoxidharz, die mit Kleber beschichtet sind, zusammengehalten.
  • Es ist weiterhin bekannt, ein PPM-Fokussiersystem zu verkleben oder gemäß der DE-A-34 33 718 oder der US-A-3,227,913 zu vergießen. Dabei tritt jedoch das Problem auf, daß die Röhrenfokussierung versagen kann, und zwar durch undefinierte Spaltbildung zwischen Magneten und Polschuhen hervorgerufen durch schockartige Temperaturänderung in der Größenordnung von 150°C. Eine derartig krasse Temperaturänderung ist jedoch bei Wanderfeldröhren, wie sie beispielsweise zum Einsatz unter Weltraumbedingungen benötigt werden, praktisch nicht oder nur mit hohem technischen Aufwand umgänglich. Durch den Temperaturschock ist ein Unbrauchbarwerden der Wanderfeldröhre möglich. Ursache ist eine spontane Radialrißbildung in der Verbindung bzw. Verklebung des Fokussiersystems an Stellen geringster Festigkeit, hervorgerufen durch zu große Unterschiede in der thermischen Ausdehnung verschiedener Materialien. Gerichtete Glasfasern in der Umhüllung werden gemäß einer Erkenntnis, die der Erfindung zugrundeliegt, bei den zu erwartenden Temperaturschocks zerrissen. Dieses Problem tritt insbesondere deshalb auf, weil das Magnetsystem aus einer Vielzahl von Magneten und Polschuhen, beispielsweise 45 Magneten und 46 Polschuhen, besteht, die beweglich auf der Verzögerungsleitung montiert sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine temperaturschockunempfindliche Lage- und Positionssicherung für die Fokussierungselemente einer Wanderfeldröhre zu schaffen, die auch bei extremen Temperaturschwankungen, insbesondere in einem Bereich von etwa -60°C bis +95°C, zuverlässig arbeitet.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Wanderfeldröhre der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand abhängiger Ansprüche 2 bis 5.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die bisher bekannte Befestigung der Fokussierungselemente durch eine Verklebung ersetzt wird, die aus einer Mischung aus einem Epoxidharz mit Klebstoffeigenschaften und darin in unausgerichteter Lage enthaltenen Glasfasern, vorzugsweise Glasseidenfasern, besteht und auf der Peripherie des Permanentmagnetsystems aufgebracht ist. Spezielle Epoxidharze mit Klebstoffeigenschaften sind beispielsweise unter dem Handelsnamen Araldit erhältlich. Vorzugsweise beträgt der dem Epoxidharz mit Klebstoffeigenschaften beigemengte Glasseidenfaseranteil ungefähr 15Gew% und die Schnittlänge der zur Benetzung mit Epoxidharz präparierten Glasseidenfasern ungefähr 3,5mm.
    Die thermische Ausdehnung der Mischung liegt wesentlich näher an der Ausdehnung des Fokussierungssystems. Bei der Auswahl des Epoxidharzes (Araldit) ist es zweckmäßig, eines solcher Zusammensetzung auszuwählen, dessen Elastizität bei tiefen Temperaturen möglichst groß ist.
    Die nicht gerichtete Lage der in der auf das Permanentmagnetsystem aufgebrachten Verklebung enthaltenen Glasseidenfasern hat eine solche Festigkeit zur Folge, daß Kräfte, die durch thermische Spannungen auf das Fokussierungssystem wirken, durch die Elastizität gleichmäßig auf alle Elemente des Fokussierungssystems übertragen werden, ohne daß spontane Rißbildung auftritt. Die nicht strikt in definierter Richtung liegenden Glasseidenfasern sind Ursache dieser günstigen elastischen Eigenschaften. Definiert ausgerichtete Glasseidenfasern hingegen können zur Radialrißbildung führen.
  • Zur weiteren Minderung des Thermoschocks ist es vorteilhaft, das Glasseidenfaser-Epoxidharz (Araldit)-Gemisch nach Aushärtung mit einem wärmeisolierenden Material, z.B. Silikongummi, zu ummanteln. Mit dieser Maßnahme kann der effektiv wirksame Temperaturbereich noch erweitert werden.
  • Anhand eines in der Figur der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung weiter erläutert. Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, sind in der Figur unbezeichnet oder weggelassen.
  • Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Wanderfeldröhre schematisch teilweise im Schnitt.
  • Die Wanderfeldröhre besteht im wesentlichen aus einer zylinderförmigen, eine Verzögerungsleitung umgebenden Vakuumhülle 4, die von einem Permanentmagnetsystem dicht umschlossen ist. Das Permanentmagnetsystem besteht aus ringförmigen Polscheiben 1 und jeweils zwischen diesen angeordneten, in axialer Richtung abwechselnd gegensinnig polarisierten Magnetringen 2. Das Permanentmagnetsystem ist in eine metallische Außenhülle 6 eingefügt. Die Außenhülle besteht beispielsweise aus Aluminium. Die Vakuumhülle 4 wie auch die darin befindliche Verzögerungsleitung bestehen beispielsweise aus Kupfer. Die Polscheiben 1 weisen in diesem Ausführungsbeispiel im Bereich ihres Überganges auf die Vakuumhülle 4 beidseitig Vorsprünge auf, so daß sie in ihrem Querschnitt T-förmig sind. Das Permanentmagnetsystem 1, 2 ist an seiner Außenmantelfläche verklebt. Die in Form einer Schicht auf die Außenmantelfläche (Peripherie) aufgebrachte Verklebung 3 besteht aus einer Mischung aus einem Epoxidharz mit Klebstoffeigenschaften (Araldit) und darin in unausgerichteter Lage vorgesehenen Glasfasern, vorzugsweise Glasseidenfasern. Die Verklebung 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einer Schicht 5 aus wärmeisolierendem Material als Wärmedämmschicht ummantelt. Das gesamte System ist auf der einen Seite durch einen HF-Einkoppelhohlleiter 9 und eine Elektronenkanone 7 und auf der anderen Seite durch einen HF-Auskoppelhohlleiter 10 und einen Kollektor 8 abgeschlossen.

Claims (5)

  1. Wanderfeldröhre mit einer zylinderförmigen, eine Verzögerungsleitung umgebenden Vakuumhülle, die von einem Permanentmagnetsystem aus ringförmigen Polscheiben und jeweils zwischen diesen angeordneten, in axialer Richtung abwechselnd gegensinnig polarisierten Magnetringen dicht umschlossen ist, das in eine Außenhülle formschlüssig eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Permanentmagnetsystem (1, 2) an seiner Außenmantelfläche verklebt ist und daß die Verklebung (3) aus einer Mischung aus einem Epoxidharz mit Klebstoffeigenschaften und darin in unausgerichteter Lage vorgesehenen Glasfasern besteht.
  2. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verklebung (3) Glasseidenfasern als Glasfasern vorgesehen sind.
  3. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischungsanteil der für die Verklebung (3) vorgesehenen Glasseidenfasern ungefähr 15Gew% beträgt.
  4. Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlänge der Glasseidenfasern ungefähr 3,5mm beträgt.
  5. Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verklebung (3) mit einer Schicht (5) aus wärmeisolierendem Material ummantelt ist.
EP87116818A 1986-11-26 1987-11-13 Wanderfeldröhre mit periodisch-permanentmagnetischem Fokussiersystem Expired - Lifetime EP0268959B1 (de)

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