DE1491307B2 - Elektronenstrahlerzeugersystem fuer eine laufzeitroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifl'l ein Elektronensirahleizeugersystem für cine Laufzeitröhre mil einer Kathode, tieren emulierende Fläche zylinderlörmig um eine vorgegebene Achse angeordnet ist und mit einer BesclilcLinigungsanode, die mit dieser kathode koaxial ist und der emittierenden Kathodeulläche gegenüberliegt, 'Anbei kathode und Beschlcunigungsanode einen Raum festlegen, der im wesentlichen von einem radialen elektrostatischen Feld und einem axialen Klatischen Magnetfeld sowie durch eine zusätzliche axiale elektrostatische Feldkomponente ausgefüllt wird.

Ein derartiges Elektronenstrahlerzeugersv stern ist bereits bekannt (französische Patentschrift 9S2 527) und schematisch in zwei Ausführungsformen in den F i g- I und 2 in Quersehnittsansicht dargestellt.

In F i g. 1 it eine bekannte Ausführungsform mit einer zylindrischen Kathode 1, die eine emittierende Außenfläche aufweist, dargestellt, die durch eine Heizeinrichtung 8 geheizt wird.

Eine Anode 2 liegt der Kathode 1 gegenüber, die die Form eines rotationssymmetrischen Körpers aufweist und zu der Kathode 1 korxial liegt. Weiter weist das Elektronenstrahlerzeugersystem zwei Elektroden 3 und 4 in Form von senkrecht zur Systemachse angeordneten Scheiben auf, von denen die Elektrode 4 mit e^;ner Blende S für den Durchtritt des Elektronenstrahls vorgesehen ist. Das Elektrodensystem ist innerhalb ei.ies nit jt dargestellten evakuierten Gehäuses angeordnet. Eine Spule 6 liefert ein axiales Magnetfeld. Zwischen A,iode2 und Kathode 1 wird eine geeignete Spannung und an die Elektrode 4 wird eine in bezug auf die Elektrode 3, die mit der Kathode 1 verbunden ist, positive Spannung angelegt.

Ist im Betrieb das Magnetfeld der Spule 6 größer als das kritische Feld, daß den Stromdurchgang zur Anode 2 blockiert, und ist kein axial ausgerichtetes elektrisches Feld \orhanden. so laufen die von der Kathode 1 emittierten Elektronen um diese wie bei einem Magnetron um. Wird das axial verlaufende elektrische Feld zwischen den Elektroden 3 und 4 aufgebaut, dann halten die Elektronen zusätzlich eine axiale Geschwindigkeitskomponente, durch die sie in axialer Richtung bewegt werden, während sie zu einem rohrförmigen Strahl 7. der sich um sich selbst dreht, konzentriert werden.

Die in F i g. 2 dargestellte Ausfülmingsform unterscheidet sich durch die umgekehrte Anordnung von Kathode 1 und Anode 2. wobei die Kathode 1 ein I lohl/ylinder mit einer emissiven Innenfläche ist und die Anode 2 mit der Form eines Zylinders oder eines konischen Körpers axial angeordnet ist.

Laufzeitröhren mit einem derartigen Elektroncnstrahlcrzcugersystem weisen ein bedeutendes Strihlstromrauschen auf. Unabhängig von der Gültigkeit bestehender Theorien wurde nun festgestellt, daß das Rauschen von einer Instabilität der Raumladung des Elcktroncnstrahlerzeugersystems herrührt. Durch einen Raumladungsüberschuß innerhalb des emittierten Strahles wird die Emission der Kathode verringert. Es folgt daraus eine zwangläufige Reaktion, die für den Fall, daß sich der Strahl innerhalb gekreuzter Felder ausbreitet, eine Raumladungsschwingung hervorrufen kann. Diese der Erfindung zugrunde liegende Hypothese wird dadurch gestützt, daß das Rauschen verringert werden kann, wenn die Emission der Kathode durch deren Unterhei/.img derart gesättigt wird, daß der emittierte Strom nicht mehr von der Raumladung des Strahles abhängig ist.

Aufgabe d=:r Erfindung ist die Schaumig eines Elektronenstrahlerzeugersyslems der eingangs genannten Gattung, das bei optimaleren Betrie.iseigenschaften im Einsatz in einer Laufzeitröhre auf einfache Weise ein wesentlich geringeres Rauschen hei stabilen kaiimladungsverhällnissen erzeugt.

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich eilindungsgemäß ein derartiges Eleklronenstrahlerzeugersystem durch ein im wesentlichen im konstanten Abstand von der emittierenden Kathodenlläche angeordnetes Gitter, dessen leitende Elemente einen Abstand voneinander aufweisen, der einem Brueliteil des Abstands zwischen emittierender Kathodeniläche und Gitter entspricht, und das luI" einem Potential zwischen dem der Beschleunigeranode und dem der Kathv.de liegt, welches so gewählt ist, daß der emulierte Elektronenstrahl nicht mehr von der durch diesen bewirkten Raumladung abhängig ist und das Strahlstromrauschen ein Minimum beträgt. Ein wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, daß bei einem erfindungsgemäßen Elektronenstrahlerzeugersyslem das Rauschen in sehr erheblichem Maße verringert ist.

Bevorzugte Ausführungsformen für das Gilter ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser z.eigen die F i g. 3 bis 6 perspektivische Teilansichten verschiedener Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Elektronenstrahlerzeugcrsystems.

Eine Kathode 1 in F i g. 3, die beispielsweise für

Elektronenstrahlerzeugersystem nach F i g. 1 vorgesehen ist. wird von einem wendeiförmigen Gitter 9 umgeben. Das Gitter 9 liegt auf einem Potential, das in bezug auf c'ie Kathode I 'eicht positiv ist und von einer geeigneten Spannungsijuelle K) erzeugt wird.

Ein Gitterll in Fig.-I weist die Form eines Käfigs auf. der aus parallel zur Hülle des Kathodenzylinders 1 verlaufenden Stäben besteht.

Ein Gitter 12 in F i g. 5 besteht aus ringförmigen Gliedern. di.. auf Trägern 13 ausgerichtet sind.

Ein Gitter 14 in F" i g. 6 besteht aus einem Maschengewebe.

Bei allen Ausführungsformen der Gitter 11 bis 14 weisen die leitenden Elemente einen Abstand voneinander auf. der einem Bruchteil des Abstandes, insbesondere einem Fünflei bis einem Drittel des Ah-Standes zwischen emittierender Kathodenfläche und Gitter entspricht.

Das Gitter kann aus für diese Anwendung bekannten Materialien bestehen, es wird jedoch vorzugsweise aus einem Material mit einer niedrigen Sekundärcmissioii. beispielsweise Gold hergestellt bzw. mit einem Goldüberzug versehen.

Die Abmasse der Leiter, der Gitter wie auch deren Abstand von der Kathode sind, wie es nach der Theorie der Trioden bekannt ist, so gewählt, daß ein Kompromiß zwischen optimaler Abschirmung der Kathode und Durchlässigkeit des Gitters erzielt wird, so daß die Verlustleistung des Gitters begrenzt ist. Weist beispielsweise das Gitter einen Abstand von 0.3 mm von der Kathode auf, so sollen die Gittermaschen Abmessungen von weniger als 100 Mikron haben.

Analoge Gitter können auch vor der Innenfläche des Hohlzylinders, der in Fig. 2 die Kathode bildet.

angeordnet werden, wie es in Fig. 1 bei 15 schematisch angedeutet ist. Das (Mlter 15 liegt in diesem Falle auf einem positiven Potential Γ.,, das niedriger iils das Anodenpotenlial K₁ ist.

Das erlindungsgemäße Elektronenstrahlerzeuger- ■· system ist insbesondere bei einem Klystron und bei einer Wanderfeldröhre vom O-Typ sowie bei bestimmten Arten vom M-Typ verwendbar.

Claims (7)

Patentansprüche: ]0

1. Elektronenstrahlerzeugersystem für eine Laufzeitröhre mit einer Kathode, deren emittierende Fläche zylinderförmig um '.'ine vorgegebene Achse angeordnet ist und mit einer Beschleunigungsanode, die mit dieser Kathode koaxial ist und der emittierenden Kathodenfläche gegenüberliegt, wobei Kathode und Beschleunigungsiinode einen Raum festlegen, der im wesentlichen von einem radialen elektrostatischen Feld und einem axialen statischen Magnetfeld sowie durch eine zusätzliche axiale elektrostatische Feldkomponente ausgefüllt wird, gekennzeichnet durch ein im wesentlichen im konstanten Abstand von der emittierenden Kathodenfläche angeordnetes Gitter, dessen leitende Elemente einen Abstand voneinander aufweisen, der einem Bruchteil des Abstands zwischen emittierender Kathodcnfläehe und Gitter entspricht, und das auf einem Potential /wischen dem der licschlcunigeianode und dem der Kathode liegt, welches so gewählt ist, daß der emittierte Uekironenstrahl nicht mehr von der durch diesen bewirkten Raumladung abhängig ist und das Strahlsinunranschen ein Minimum beträgt.

2. Elcluroncnslrahlerzeugeisystem nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Ghler wendelförmig ist.

3. Elektronenstrahlerzeugersysteni nach Anspruch ^x, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter die Form eines Käfigs aus achsenpaiallelen Stäben hat.

4. Elektronenslrahlerzeugersysiem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gilter aus mindestens einem Paar von Läiigssiäben sowie einer Reihe von Ringen, die von den Stäben gehaltert werden, besteht.

5. Eiektronenstrahlerzeugersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter aus Maschengewebe besteht.

fi. Elektronenstrahlerzeugersystem nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter aus einem Material mit einem relativ niedrigen Sekundäremissionsfaktor gefertigt wird.

7. Elektronenstrahlerzeugenystem nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter mit einer Goldschicht überzogen ist.

Hierzu ] Blatt Zeichnungen