(19) |
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(11) |
EP 2 803 075 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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19.09.2018 Patentblatt 2018/38 |
(22) |
Anmeldetag: 09.01.2013 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP2013/050246 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2013/104637 (18.07.2013 Gazette 2013/29) |
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(54) |
AUFFÄNGER FÜR EINE WANDERFELDRÖHRE UND WANDERFELDRÖHRE MIT EINEM SOLCHEN AUFFÄNGER
COLLECTOR FOR A TRAVELLING WAVE TUBE AND TRAVELLING WAVE TUBE HAVING SUCH A COLLECTOR
COLLECTEUR DE TUBE À ONDES PROGRESSIVES ET TUBE À ONDES PROGRESSIVES ÉQUIPÉ D'UN TEL
COLLECTEUR
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL
NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
(30) |
Priorität: |
10.01.2012 DE 102012100132
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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19.11.2014 Patentblatt 2014/47 |
(73) |
Patentinhaber: Thales Electronic Systems GmbH |
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89073 Ulm (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- DÜRR, Wolfgang
89179 Beimerstetten (DE)
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(74) |
Vertreter: Baur & Weber Patentanwälte PartG mbB |
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Rosengasse 13 89073 Ulm 89073 Ulm (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
FR-A1- 2 219 518 JP-A- 2000 133 152
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JP-A- S61 214 327
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft einen Auffänger für eine Wanderfeldröhre sowie eine Wanderfeldröhre
mit einem solchen Auffänger.
[0002] In Wanderfeldröhren wird in einer Elektronenstrahlquelle ein eng gebündelter Strahl
beschleunigter Elektronen erzeugt und entlang einer Verzögerungsleitung durch ein
Magnetfeld geführt. Die Elektronen des die Verzögerungsleitung verlassenden Elektronenstrahls
werden in einem Auffänger, häufig auch als Kollektor bezeichnet, aufgefangen, um die
Restenergie der Elektronen zumindest teilweise zurückzugewinnen und gleichzeitig den
Rücklauf von Elektronen durch die Verzögerungsleitung zu verhindern. Der Auffänger
ist üblicherweise mehrstufig mit auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen liegenden
Auffängerstufen ausgeführt, um die durch Wechselwirkung des Elektronenstrahls mit
einem Hochfrequenzsignal auf der Verzögerungsleitung am Ausgang der Verzögerungsleitung
auftretende breite Geschwindigkeitsverteilung des Strahls zu berücksichtigen.
[0003] Für den mehrstufigen Auffänger sind prinzipiell rein elektrostatische Auffänger und
Auffänger mit magnetischer Strahlführung gebräuchlich. Bei elektrostatischen Auffängern
tritt für den Elektronenstrahl nach dem Verlassen des magnetischen Führungsfelds der
Verzögerungsleitung schnell eine Strahlaufweitung auf, insbesondere durch elektrostatische
Abstoßungskräfte zwischen den Elektronen. Bei den elektrostatischen mehrstufigen Auffängern,
wie z. B. aus der
EP 0 276 090 B1 oder der
DE 698 04 954 T2 bekannt, weisen die Elektroden der in Richtung der Längsachse aufeinander folgenden
Auffängerstufen nur geringe axiale Abstände auf. Die topfförmig geschlossene letzte
Elektrode weist typischerweise eine größere axiale Baulänge auf.
[0004] In der
JP 2000 133152 A ist eine Wanderfeldröhre gezeigt, die mehrere Kollektorelektroden aufweist.
[0006] In der
DE 39 13 063 A1 ist ein dreistufiger Kollektor einer Wanderfeldröhre beschrieben, dessen einzelne
Stufen an der Innenseite eines gemeinsamen Keramikrohres angelötet sind. Die Lötflächen
besitzen alle denselben Radius um die zentrale Strahlachse. Auch die Außenfläche des
Keramikrohres ist über alle Stufen hinweg mit konstantem Radius ausgeführt. Eine magnetische
Fokussierung ist nicht vorgesehen. Die
US 5 177 394 zeigt einen mehrstufigen Kollektor ohne magnetische Fokussierung, wobei wiederum
die mehreren Stufen an die Innenflächen eines oder mehrere Isolatoren angelötet sind
und die ringförmigen Lötflächen dabei einen untereinander gleichen Radius aufweisen.
[0007] In der
US 3 153 743 wird vorgeschlagen, bei einem einstufigen Kollektor eine Magnetanordnung um den Kollektor
so anzuordnen, dass innerhalb des Kollektorraums vorwiegend radiale Magnetfelder entstehen
und hierdurch der Elektronenstrahl gezielt aufgeweitet wird. Bei einem in der
US 5 952 785 beschriebenen mehrstufigen Kollektor sind die einzelnen Elektroden segmentiert, so
dass besonders einfach transversale elektrische Felder erzeugt werden können. Eine
magnetische Fokussierung innerhalb des Kollektors ist nicht vorgesehen. Die einzelnen
axial aufeinander folgenden Kollektorelektroden sind an Innenflächen eines gemeinsamen
Isolatorrohres angelötet, welches einen konstanten Außendurchmesser hat. Die ersten
nach der Strahleintrittsöffnung aufeinander folgenden Kollektorelektroden weisen einen
von Elektrode zu Elektrode abnehmenden Außenradius ihrer Verbindungsflächen zu dem
Isolatorrohr auf. Die Wandstärke des Isolatorrohres nimmt dadurch von Elektrode zu
Elektrode zu.
[0008] Beim Auftreffen der Elektronen auf die Elektroden der Auffängerstufen entsteht in
den Elektroden Verlustwärme, welche nach außen zu einem die mehreren Auffängerstufen
umgebenden vakuumdichten Gehäuse abgeführt werden muss. Die Abführung der Verlustwärme
erfolgt typischerweise über elektrisch isolierende Distanzanordnungen zwischen metallischen
Innenwandflächen des Gehäuses und zu diesen im wesentlichen parallelen Elektrodenmantelflächen
der Elektroden. Die Distanzanordnungen können insbesondere als ein oder mehrere Keramikringe
ausgeführt sein, deren Außenflächen an der Innenwand des Gehäuses und deren Innenflächen
an den Mantelflächen der Elektroden anliegen, wie z. B. in der
DE 698 04 954 T2 oder der
DE 602 25 412 T2 beschrieben. Für eine gute Wärmeabführung sind große Anlageflächen vorteilhaft.
[0009] Es sind auch Kombinationen von elektrostatisch fokussierten Auffängern mit Magnetanordnungen
bekannt. So ist z. B. in der
US 4096409 vor der Eintrittsöffnung der ersten Stufe ein zusätzlicher Ringmagnet zur Strahlbündelung
auf der Längsachse angeordnet. Die erste Elektrode ist aus Eisen und schirmt den Innenraum
des Auffängers magnetisch von dem Ringmagnet ab.
[0010] In der
US 6094009 ist eine Ausführung eines elektrostatischen Auffängers beschrieben, bei welcher durch
besondere Potenzialeinstellung einer mittleren Stufe eine elektrostatische Feldlinse
erzeugt wird, um einen Rücklauf von Elektronen zu den ersten Stufen zu verringern
und damit die Kollektoreffizienz zu erhöhen. Eine Magnetanordnung vor und bei den
ersten Stufen soll die Weiterleitung von Elektronen zu folgenden Stufen an den Elektroden
der ersten Stufen vorbei verbessern. Die Elektroden sind radial bis zu einer kreiszylindrischen
gemeinsamen Keramikhülle verlängerbar und liegen mit Elektrodenmantelflächen an deren
Innenwand an.
[0011] Bei einem aus der
US 5780970 bekannten Auffänger für den Hohlstrahl eines Gyrotrons ist zwischen einer konischen
Mittelelektrode und mehreren ringförmigen weiteren Elektroden ein sich aufweitender
Ringkanal gebildet. Ein Magnetfeld einer außerhalb der Auffängerhülle und innerhalb
der Mittelelektrode angeordneten Magnetanordnung führt die Elektronen des Hohlstrahls
in dem sich aufweitenden Ringkanal.
[0012] Die Leistungsfähigkeit einer Wanderfeldröhre ist maßgeblich durch die thermische
Belastbarkeit der Elektroden des Auffängers und den Wirkungsgrad des Auffängers im
Sinne einer möglichst geringen Wärmeentwicklung und einer geringen Rate zurücklaufender
Elektronen bestimmt. Die Wärmeabfuhr von den Elektroden zu dem Auffängergehäuse ist
besonders vorteilhaft über radial zwischen dem Gehäuse und im wesentlichen kreiszylindrischen
Elektrodenmantelflächen der Elektroden liegenden isolierenden Keramikringen mit flächigen
Wärmekontakt zu dem Gehäuse und zu den Elektrodenmantelflächen erreichbar.
[0013] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen weiter verbesserten
Auffänger für eine Wanderfeldröhre und eine Wanderfeldröhre mit einem solchen Auffänger
anzugeben.
[0014] Erfindungsgemäße Lösungen sind in den unabhängigen Ansprüchen beschrieben. Die abhängigen
Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
[0015] Es zeigt sich überraschend, dass durch den erfindungsgemäßen Aufbau eines Auffängers
für eine Wanderfeldröhre gegenüber den bewährten Auffängern nach dem elektrostatischen
Prinzip und den Auffängern mit magnetischer Strahlbündelung noch eine deutliche Steigerung
der Nennleistung einer Wanderfeldröhre bei sonst gleichem konstruktiven Aufbau erreicht
werden kann.
[0016] Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau eines Auffängers ist insbesondere für die erste
der mehreren Auffängerstufen vorteilhafterweise ein geringerer Innendurchmesser und
Außendurchmesser der Distanzanordnung und eine vorteilhaft große Baulänge und für
wenigstens eine weitere, von der Strahleintrittsöffnung des Auffängers weiter entfernte
Auffängerstufe ein gegenüber der ersten Auffängerstufe größerer Innen- und Außendurchmesser
der Distanzanordnungen, insbesondere auch des Durchmessers der Elektrodenmantelflächen
der den Auffängerstufen jeweils zugeordneten Elektroden vorgesehen.
[0017] Die bezüglich der Längsachse radialen Dicken der Distanzanordnungen, welche vorzugsweise
als Keramikringe ausgeführt sind, sind vorteilhafterweise im wesentlichen auf geringe
Dicken bei der erforderlichen elektrischen Isolation und der mechanischen Stabilität
dimensioniert. Die Keramikringe können auch einheitliche Dicken für unterschiedliche
Spannungen der einzelnen Auffängerstufen besitzen. Im folgenden sei ohne Beschränkung
der Allgemeinheit von einer im wesentlichen einheitlichen radialen Dicke von als Distanzanordnungen
eingesetzten Keramikringen ausgegangen. Anstelle von umlaufend geschlossenen Keramikringen
können auch mehrere um den Umfang der Innenwand der Auffängerhülle verteilt angeordnete,
die mechanische Fixierung, die elektrische Isolation und die Wärmeleitung übernehmende
Distanzkörper vorgesehen sein.
[0018] Ein geringer Durchmesser der Elektrodenmantelfläche der ersten Auffängerstufe erweist
sich als vorteilhaft für die Ableitung von den bei dieser Auffängerstufe vor allem
nahe bei der Längsachse konzentrierten Wärmeeintrag durch Auftreffen von Elektronen
auf die eine enge Öffnung umgebende Elektrode. Vorteilhafterweise beträgt für die
erste Auffängerstufe der Innendurchmesser der Distanzanordnung, der als im wesentlichen
gleich zum Durchmesser der Elektrodenmantelfläche angesehen sei, nicht mehr als 200
%, insbesondere nicht mehr als 150 % der axialen Erstreckung der Anlagefläche von
Distanzanordnung und Elektrodenmantelfläche. Durch den geringen Innendurchmesser der
Distanzanordnung kann die nahe bei der Elektrodenöffnung einfallende Verlustwärme
schnell zu der Elektrodenmantelfläche abfließen und dort über den Keramikring zur
Außenhülle des Auffängers abgeleitet werden. Der geringe Durchmesser der Elektrodenmantelfläche
ermöglicht einen damit korrespondierenden geringen Außendurchmesser des Keramikrings
und entsprechend einen geringen Außendurchmesser der Auffängerhülle, was vorteilhaft
für die von der Magnetanordnung im Bereich dieser Stufe strahlbündelnd wirksame Magnetfeldstärke
nahe der Längsachse ist. Die Magnetanordnung ist vorzugsweise durch wenigstens einen
Ringmagneten um das Gehäuse gebildet.
[0019] Durch die Strahlbündelung mittels der Magnetanordnung kann in Längsrichtung der Abstand
zur nächsten Auffängerstufe bei der Längsachse wesentlich größer gewählt werden als
bei einer ersten Elektrode eines rein elektrostatischen Auffängers. Der größere Abstand
zur Elektrode der nächsten Auffängerstufe ermöglicht wiederum vorteilhafterweise eine
große axiale Abmessung der Anlagefläche der Elektrodenmantelfläche und des an dieser
anliegenden Keramikrings, so dass sich trotz geringen Außen- und Innendurchmessers
des Keramikrings insgesamt vorteilhaft große Anlageflächen des Keramikrings an die
Elektrodenmantelfläche und an die Innenwand des Gehäuses und eine gute Wärmeabführung
von der Elektrode auf das Gehäuse ergeben.
[0020] Bei der wenigstens einen weiteren Elektrode, bei welcher vorzugsweise keine Magnetanordnung
zur Strahlbündelung bei der Längsachse mehr gegeben ist, sind durch den größeren Innen-
und/oder Außendurchmesser des Keramikrings und korrespondierend damit durch den größeren
Durchmesser der Elektrodenmantelfläche große Anlageflächen des Keramikrings zu Gehäuseinnenwand
und zu Elektrodenmantelfläche gegeben. Für eine solche weitere Auffängerstufe ist
typischerweise auch bei bekannten rein elektrostatischen Auffängern eine größere Baulänge
der Elektrodenmantelfläche gegeben als für die erste Stufe, so dass bei dem erfindungsgemäßen
Aufbau für die Elektrode einer solchen weiteren Auffängerstufe durch den größeren
Innen- und/oder Außendurchmesser des Keramikrings in Verbindung mit der größeren Baulänge
große Anlageflächen für die Wärmeabführung von der Elektrode zum Gehäuse gegeben sind.
Bei einer solchen weiteren Auffängerstufe ohne magnetische Strahlführung ist der Wärmeeintrag
durch auftreffende Elektronen nicht auf einen der Längsachse nahen Bereich konzentriert,
so dass der gegenüber der ersten Auffängerstufe größere Durchmesser der Elektrodenmantelfläche
nicht von besonderem Nachteil ist.
[0021] Der Innendurchmesser der Distanzanordnung der wenigstens einen weiteren Auffängerstufe
ist vorteilhafterweise um wenigstens 25 %, insbesondere wenigstens 40 % größer als
Innendurchmesser der ersten Stufe. Auch der Außendurchmesser der Distanzanordnung
ist bei der wenigstens einen weiteren Auffängerstufe größer als bei der ersten Auffängerstufe,
wobei die relativen Unterschiede bei den Außendurchmessern geringer sein können. Bei
der angenommenen, im wesentlichen gleichen Dicke der Keramikringe innerhalb der mehreren
Stufen sind Innendurchmesser und Außendurchmesser der Keramikringe miteinander korreliert.
Insbesondere seien bei gegebenenfalls unterschiedlichen radialen Dicken der Keramikringe
in den einzelnen Auffängerstufen die Unterschiede in den Dicken klein gegen die Unterschiede
in den Innendurchmessern und Außendurchmessern.
[0022] In vorteilhafter Ausführungsform können bei der ersten Auffängerstufe die radiale
Dicke der Distanzanordnung und die Spannung der Elektrode gegen die Auffängerhülle
geringer sein als bei der wenigstens einen weiteren Auffängerstufe. Durch die geringere
radiale Dicke wird die Wärmeableitung von der Elektrode zur Auffängerhülle vorteilhafterweise
verbessert und bei gegebenem Durchmesser der Elektrodenmantelfläche kann die Außenhülle
und damit auch die Magnetanordnung im Bereich der ersten Auffängerstufe näher an die
Längsachse rücken.
[0023] Die Erfindung ist nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme
auf die Abbildung in Fig. 1, welche eine schematische Schnittdarstellung eines Auffängers
zeigt, noch eingehend veranschaulicht.
[0024] Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch eine Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Auffängers mit einer die Längsachse LA des Auffängers enthaltenden
Schnittebene. Als Längsachse LA bzw. Längsrichtung des Auffängers sei die Richtung
der Verlängerung der Richtung des aus der Verzögerungsleitung VZ austretenden gebündelten
Elektronenstrahls ES angesehen. Vorzugsweise ist der Auffänger in seinen wesentlichen
Komponenten zumindest annähernd rotationssymmetrisch um die Längsachse LA. Es sind
auch Auffänger mit bezüglich der Längsachse bzw. der Strahlverlängerung unsymmetrischem
Aufbau bekannt.
[0025] Der aus der Verzögerungsleitung austretende gebündelte Elektronenstrahl ES tritt
in eine Strahleintrittsöffnung OE des Auffängers ein, welche durch eine die Längsachse
LA umgebende Öffnung in der Elektrode E1 der ersten Auffängerstufe A1 begrenzt ist.
Die Öffnungsweite der Öffnung OE ist klein, um im Auffänger umkehrende Elektronen
weitgehend abzufangen. Die Elektrode E1 setzt sich von der Strahleintrittsöffnung
OE bezüglich der Längsachse LA radial nach außen fort, wobei die Elektrode in diesem
Abschnitt typischerweise einen leicht konischen Verlauf zeigt. Der konische Verlauf
der Elektrode E1 der ersten Auffängerstufe A1 führt zu einer Elektrodenmantelfläche
M1 der ersten Elektrode E1, welche im skizzierten bevorzugten Ausführungsbeispiel
im wesentlichen kreiszylindrisch um die Längsachse LA verläuft. Die bezüglich der
Längsachse LA axiale Erstreckung der kreiszylindrischen Elektrodenmantelfläche M1
ist mit L1 bezeichnet.
[0026] Die Elektrodenmantelfläche M1 der Elektrode E1 der ersten Auffängerstufe AS1 liegt
an der Innenfläche eines Keramikrings R1 an. Die radial nach außen weisende Fläche
des Keramikrings R1 liegt an der Innenwand einer Außenhülle AH des Auffängers an.
[0027] Die Außenhülse AH ist typischerweise metallisch und kann insbesondere aus einem gut
wärmeleitenden Material, insbesondere Kupfer, Aluminium, Magnesium oder Legierungen
mit solchen Materialien bestehen. Der Keramikring R1 dient zum einen zur mechanischen
Festlegung der Elektrode E1 der ersten Auffängerstufe AS1 und des weiteren zur elektrischen
Isolation der Elektrode E1 gegen die Außenhülle AH und zur Übertragung von an der
Elektrode E1 anfallender Verlustwärmeleistung auf die Außenhülle AH. Das Wärmeleitvermögen
der typischerweise eingesetzten keramischen Materialien ist gering im Vergleich zu
dem Wärmeleitvermögen der metallischen Elektrode E1 bzw. der metallischen Außenhülle
AH, so dass nachfolgend davon ausgegangen wird, dass der Wärmeleitwiderstand bei der
Ableitung von an der Elektrode E1 anfallender Verlustwärmeleistung auf die Außenhülle
AH bzw. eine mit dieser gut wärmeleitend verbündende Kühleinrichtung im wesentlichen
durch den Keramikring R1 bestimmt ist. Für den Wärmeleitwiderstand des Keramikrings
R1 sind neben den Materialeigenschaften des eingesetzten keramischen Materials insbesondere
die radiale Dicke DR des Keramikrings und die Größe der Anlageflächen des Keramikrings
am Außendurchmesser zur Außenhülle AH und am Innendurchmesser zur Elektrodenmantelfläche
M1 bestimmend. Der Innendurchmesser des Keramikrings R1 ist mit D1 bezeichnet. Die
Wandstärke der Elektrodenmantelfläche M1 sei gering gegen den Durchmesser D1 und die
Ringdicke DR und daher bei den folgenden Betrachtungen vernachlässigt.
[0028] Am Außenumfang der Wand der Außenhülle AH ist im Längsbereich der ersten Auffängerstufe
AS1, insbesondere in einem in Richtung des Elektronenstrahls axial nach der Öffnung
OE der Elektrode E1 liegendem Längsbereich, eine Magnetanordnung angeordnet, welche
vorzugsweise als Ringmagnet RM1 mit in Längsrichtung entgegen gesetzten Magnetpolen
ausgebildet ist. Die Magnetanordnung bewirkt im Bereich der Längsachse LA ein Magnetfeld,
welches bündelnd auf den in die erste Auffängerstufe AS1 eintretenden Elektronenstrahl,
insbesondere auf die in diesem Längsabschnitt des Auffängers noch schnell bewegten
Elektronen wirkt. Hierdurch werden vor allem im Elektronenstrahl die Elektronen, deren
Geschwindigkeit beim Austritt aus der Verzögerungsleitung einer der nachfolgenden
Auffängerstufen des Auffängers zugeordnet ist, nahe bei der Längsachse gehalten und
eine für rein elektrostatische Auffänger typische schnelle Strahlaufweitung wird vermieden.
Dadurch kann der axiale Abstand zwischen der Eintrittsöffnung OE und der nachfolgenden
Auffängerstufe AS2 gegenüber rein elektrostatischen Auffängern groß gehalten werden
und die Elektrodenmantelfläche M1 der ersten Elektrode E1 kann eine große Baulänge
aufweisen, welche im skizzierten Beispiel geringfügig größer ist als die mit L1 bezeichnete
axiale Länge des Keramikrings R1. Die Anlagefläche zwischen Innenwand des Keramikrings
R1 und der Elektrodenmantelfläche M1 ist dann durch die Länge L1 des Keramikrings
R1 und durch den Innendurchmesser D1 des Keramikrings R1 gegeben.
[0029] Der Durchmesser D1 beträgt vorteilhafterweise nicht mehr als 200 %, insbesondere
nicht mehr als 150 % der Länge L1 der Anlagefläche zwischen Elektrodenmantelfläche
M1 und Keramikring R1.
[0030] In dem in Fig. 1 skizzierten Beispiel folgt in Richtung der Längsachse LA und in
Ausbreitungsrichtung des Elektronenstrahls ES eine zweite Auffängerstufe AS2, welche
auch noch im strahlbündelnden Einflussbereich der Magnetanordnung RM1 liegt, insbesondere
hinsichtlich ihrer Eintrittsöffnung der Elektrode E2 dieser zweiten Auffängerstufe
AS2. Die Elektrode E2 setzt sich in zur ersten Auffängerstufe AS1 analoger Weise fort
in eine im wesentlichen kreiszylindrische Elektrodenmantelfläche M2, welche über einen
Keramikring R2 relativ zur Außenhülle AH mechanisch festgelegt, gegen die Außenhülle
AH elektrisch isoliert und zur Abführung von Verlustwärmeleistung an die Außenhülle
AH mit dieser verbunden ist. Die zweite Auffängerstufe ist hinsichtlich der Abmessungen
des Keramikrings R2 im skizzierten Beispiel gleich aufgebaut wie die erste Auffängerstufe
AS1. Die Magnetanordnung RM1 entfaltet die strahlbündelnde Wirkung insbesondere im
Längsbereich vor und bei der Eintrittsöffnung der Elektrode E2 der zweiten Auffängerstufe.
Die Magnetanordnung RM1 kann in von magnetisch fokussierten Auffängeranordnungen an
sich bekannter Weise durch magnetische Zusatzelemente, insbesondere weichmagnetische
Elemente gezielt so beeinflußt sein, dass das Magnetfeld nicht exakt rotationssymmetrisch
ist, sondern eine bewußte Asymmetrie der Art aufweist, dass umkehrende und nahe bei
der Längsachse zurück, d. h. in der Abbildung von rechts nach links laufende Elektronen
von der Längsachse radial weg auf die Elektrode E1 oder E2 gelenkt werden und dadurch
nicht zurück in die Verzögerungsleitung gelangen können.
[0031] Auf die Auffängerstufe AS2 folgt in Längsrichtung in Ausbreitungsrichtung des Elektronenstrahls
eine Auffängerstufe AS3 und auf diese eine in Strahlrichtung topfförmig geschlossene
vierte Auffängerstufe AS4. Diese Auffängerstufen sind weitere Auffängerstufen im Sinne
der vorliegenden Erfindung. In den Längsbereichen dieser Auffängerstufen sind keine
Magnetanordnungen mehr gegeben, so dass das Verhalten des Elektronenstrahls hier dem
der reinen elektrostatischen Auffänger entspricht und der Elektronenstrahl sich nach
Eintritt in die dritte Auffängerstufe AS3 schnell aufweitet. Für die Elektroden E3
bzw. E4 der dritten Auffängerstufe AS3 und der vierten Auffängerstufe AS4 sind wieder
der Ausbreitungsrichtung des Elektronenstrahls entgegen gerichtete konische Abschnitte
und im wesentlichen bezüglich der Längsachse LA kreiszylindrische Elektrodenmantelflächen
vorgesehen. Die geometrische Ausführung dieser Elektroden kann von der skizzierten
Form abweichen. Verschiedene geometrische Ausgestaltungen solcher Elektroden sind
an sich bekannt.
[0032] Die zylindrischen Elektrodenmantelflächen M3 bzw. M4 der Elektroden der dritten und
vierten Auffängerstufe AS3, AS4 sind wiederum über Keramikringe R3 bzw. R4 wärmeleitend
und mechanisch mit der Außenhülle AH verbunden und bilden elektrische Isolatoren zwischen
den Elektroden und der Außenhülle. Für die Auffängerstufen AS3 und AS4 seien gleiche
Innendurchmesser DW sowie gleiche Außendurchmesser AW angenommen. Insbesondere die
Innendurchmesser der Keramikringe R3, R4 können aber auch voneinander verschieden
sein. Der Innendurchmesser DW des Keramikrings R3 der weiteren Auffängerstufe AS3
ist vorteilhafterweise um wenigstens 25 %, insbesondere um wenigstens 40 % größer
als der Innendurchmesser D1 des Keramikrings R1 der ersten Auffängerstufe AS1. Auch
der Außendurchmesser AW der weiteren Auffängerstufe AS3 ist größer als der Außendurchmesser
A1 der ersten Auffängerstufe AS1. wobei der relative Durchmesserunterschied typischerweise
geringer ist als bei den Innendurchmessern D1, DW. Durch die im Vergleich zur ersten
Auffängerstufe AS1 großen Durchmesser DW, AW ergibt sich für die Anlageflächen der
Elektrodenmantelfläche M3 der dritten Auffängerstufe AS3 und in entsprechender Weise
auch der Elektrodenmantelfläche M4 der Auffängerstufe AS3 eine große Anlagefläche
an den Keramikring R3 bzw. R4 und somit ein großer, für den Wärmetransport von den
Elektroden zur Außenhülle AH maßgebender Materialquerschnitt der Keramikringe, deren
axiale Längen mit L3 für die dritte Auffängerstufe AS3 und mit L4 für die vierte Auffängerstufe
AS4 bezeichnet sind.
[0033] In der Abbildung sind für die einzelnen Auffängerstufen gleiche radiale Dicken der
Keramikringe angenommen. In vorteilhafter Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass
bei zumindest der ersten Auffängerstufe AS1 die radiale Dicke des Keramikrings geringer
ist als bei der dritten und/oder vierten Auffängerstufe und zugleich in an sich gebräuchlicher
Art die Spannung zwischen Elektrode und Außenhülle bei der ersten Auffängerstufe geringer
ist als bei den anderen Auffängerstufen.
[0034] Anstelle der für jede Auffängerstufe getrennten Keramikringe können auch gemeinsame
Keramikringe für zwei oder mehr benachbarte Auffängerstufen vorgesehen sein. Anstelle
der in Umfangsrichtung geschlossenen Keramikringe können auch mehrere in Umfangsrichtung
verteilt angeordnete Distanzkörper vorgesehen sein. Die elektrischen Zuleitungen zu
den Elektroden der einzelnen Auffängerstufen sind der Übersichtlichkeit halber nicht
mit eingezeichnet. Typischerweise werden solche Leitungen an der der Eintrittsöffnung
OE entgegen gesetzten Stirnseite des Auffängers durch die Außenhülle AH herausgeführt.
Die Außenhülle AH bildet eine vakuumdichte Hülle um die mehrstufige Elektrodenanordnung
des Auffängers.
Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbildungen entnehmbaren
Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern
im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar. Insbesondere kann,
wie an sich bekannt, die Anzahl der Auffängerstufen variieren.
1. Auffänger für eine Wanderfeldröhre mit mehreren in Richtung einer Längsachse (LA)
aufeinander folgend angeordneten und von einer Auffängerhülle (AH) umgebenen Auffängerstufen
(AS1, AS2, AS3, AS4), wobei wenigstens eine einer Strahleintrittsöffnung (OE) des
Auffängers zugewandte erste Auffängerstufe (AS1) und wenigstens eine der Strahleintrittsöffnung
abgewandte weitere Auffängerstufe (AS3) vorgesehen sind und die Elektroden (E1) der
ersten (AS1) und der wenigstens einen weiteren (AS3) Auffängerstufen jeweils einen
Mantelabschnitt aufweisen, welcher die Elektroden über elektrisch isolierende Distanzanordnungen
(R1, R3) wärmeleitend mit der Auffängerhülle (AH) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innendurchmesser (D1) der Distanzanordnung (R1) bei der ersten Auffängerstufe
(AS1) geringer ist als ein Innendurchmesser (DW) der Distanzanordnung (R3) bei wenigstens
einer weiteren Auffängerstufe (AS3), dass ein Außendurchmesser (A1) der Distanzanordnung
(R1) bei der ersten Auffängerstufe (AS1) geringer ist als ein Außendurchmesser (AW)
der Distanzanordnung (R3) bei wenigstens einer weiteren Auffängerstufe (AS3), dadurch gekennzeichnet dass zumindest im Längsbereich der ersten Auffängerstufe (AS1) in Richtung eines Elektronenstrahls
axial nach der Eintrittsöffnung (OE) der Elektrode (E1) der ersten Auffängerstufe
(AS1) eine zur Bündelung des Elektronenstrahls auf der Längsachse eingerichtete Magnetanordnung
(RM1) vorgesehen ist.
2. Auffänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Längsbereich der wenigstens einen weiteren Elektrode keine zur Bündelung des Elektronenstrahls
bei der Längsachse eingerichtete Magnetanordnung vorgesehen ist.
3. Auffänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Innendurchmesser (DW) und/oder Außendurchmesser (AW) der Distanzanordnung (R3) bei
der wenigstens einen weiteren Auffängerstufe (AS3) um wenigstens 30 %, insbesondere
um wenigstens 50 % größer sind als der Innendurchmesser (D1) bzw. Außendurchmesser
(A1) der Distanzanordnung (R1) bei der ersten Auffängerstufe (AS1).
4. Auffänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der ersten Auffängerstufe (A1) der Innendurchmesser (D1) der Distanzanordnung
(R1) nicht mehr als 200 %, insbesondere nicht mehr als 150 % der axialen Länge der
Anlagefläche zwischen Elektrodenmantelfläche (M1) und Distanzanordnung (R1) beträgt.
5. Auffänger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten (AS1) und der weiteren (AS3) Auffängerstufe eine zweite Auffängerstufe
(AS2) mit gegenüber der weiteren Auffängerstufe geringerem Innen- und/oder Außendurchmesser
der Distanzanordnung (R2) eingefügt ist.
6. Auffänger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung aufeinanderfolgend zwei weitere Auffängerstufen (AS3, AS4) mit gegenüber
der ersten Auffängerstufe (AS1) größeren Innen- und/oder Außendurchmessern vorgesehen
sind.
7. Auffänger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzanordnungen (R1, R2, R3, R4) kreisringförmige Körper, insbesondere aus
Keramik bilden, welche flächig an der Auffängerhülle (AH) und an den Elektrodenmantelflächen
(M1, M2, M3, M4) anliegen.
8. Auffänger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der ersten Auffängerstufe (AS1) die radiale Dicke der Distanzanordnung (R1) und
die Spannung der Elektrode (E1, M1) gegen die Auffängerhülle (AH) geringer sind als
die Dicke der Distanzanordnung (R3) und die Spannung der Elektrode (E3, M3) bei der
wenigstens einen weiteren Auffängerstufe.
9. Wanderfeldröhre mit einer Elektronenstrahlquelle, einer Verzögerungsleitung und mit
einem Auffänger nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
1. Collector for a travelling-wave tube having a plurality of collector stages (AS1,
AS2, AS3, AS4), which are arranged successively in the direction of a longitudinal
axis (LA) and surrounded by a collector sleeve (AH), wherein at least one first collector
stage (AS1) located towards a beam inlet opening (OE) of the collector and at least
one further collector stage (AS3) located away from the beam inlet opening are provided
and the electrodes (E1) of the first (AS1) and of the at least one further (AS3) collector
stages each have a lateral portion, which connects the electrodes to the collector
sleeve (AH) in a thermally conductive manner via electrically insulating distance
arrangements (R1, R3), characterized in that an inside diameter (D1) of the distance arrangement (R1) at the first collector stage
(AS1) is smaller than an inside diameter (DW) of the distance arrangement (R3) at
at least one further collector stage (AS3), in that an outside diameter (A1) of the distance arrangement (R1) at the first collector
stage (AS1) is smaller than an outside diameter (AW) of the distance arrangement (R3)
at at least one further collector stage (AS3), characterized in that a magnet arrangement (RM1) configured for focusing the electron beam on the longitudinal
axis is provided at least in the longitudinal region of the first collector stage
(AS1) in the direction of an electron beam axially toward the inlet opening (OE) of
the electrode (E1) of the first collector stage (AS1).
2. Collector according to Claim 1, characterized in that a magnet arrangement configured for focusing the electron beam in the longitudinal
axis is not provided in the longitudinal region of the at least one further electrode.
3. Collector according to Claim 1 or 2, characterized in that inside diameters (DW) and/or outside diameters (AW) of the distance arrangement (R3)
at the at least one further collector stage (AS3) are greater than the inside diameter
(D1) and outside diameter (A1) of the distance arrangement (R1) at the first collector
stage (AS1) by at least 30%, in particular by at least 50%.
4. Collector according to one of Claims 1 to 3, characterized in that, at the first collector stage (A1), the inside diameter (D1) of the distance arrangement
(R1) is not more than 200%, in particular not more than 150%, of the axial length
of the contact surface between the electrode lateral surface (M1) and the distance
arrangement (R1).
5. Collector according to one of Claims 1 to 4, characterized in that a second collector stage (AS2) having a smaller inside and/or outside diameter of
the distance arrangement (R2) compared to the further collector stage is inserted
between the first (AS1) and the further (AS3) collector stage.
6. Collector according to one of Claims 1 to 5, characterized in that two further collector stages (AS3, AS4) having greater inside and/or outside diameters
compared to the first collector stage (AS1) are provided successively in the longitudinal
direction.
7. Collector according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the distance arrangements (R1, R2, R3, R4) form circular-ring-shaped bodies, in particular
made of ceramic, which bear extensively against the collector sleeve (AH) and against
the electrode lateral surfaces (M1, M2, M3, M4).
8. Collector according to one of Claims 1 to 7, characterized in that, at the first collector stage (AS1), the radial thickness of the distance arrangement
(R1) and the voltage of the electrode (E1, M1) with respect to the collector sleeve
(AH) are smaller/lower than the thickness of the distance arrangement (R3) and the
voltage of the electrode (E3, M3) at the at least one further collector stage.
9. Travelling-wave tube having an electron beam source, a delay line and having a collector
according to one of Claims 1 to 8.
1. Collecteur, pour un tube à ondes progressives, pourvu de plusieurs niveaux de collecteur
(AS1, AS2, AS3, AS4) placés de manière successive dans la direction d'un axe longitudinal
(LA) et entourés d'une enveloppe de collecteur (AH), au moins un premier niveau de
collecteur (AS1) qui fait face à l'orifice d'entrée de faisceau (OE) du collecteur
et au moins un niveau de collecteur (AS3) supplémentaire opposé à l'orifice d'entrée
de faisceau étant prévus et les électrodes (E1) du premier (AS1) et de l'au moins
un (AS3) niveau de collecteur supplémentaire comportant chacune un segment d'enveloppe,
lequel par l'intermédiaire d'agencements écarteurs (R1, R3) isolants électrique relie
les électrodes de manière conductrice de chaleur avec l'enveloppe de collecteur (AH),
caractérisé en ce que sur le premier niveau de collecteur (AS1), un premier diamètre intérieur (D1) de
l'agencement écarteur (R1) est inférieur à un diamètre intérieur (DW) de l'agencement
écarteur (R3) sur au moins un niveau de collecteur (AS3) supplémentaire, en ce que sur le premier niveau de collecteur (AS1), un diamètre extérieur (A1) de l'agencement
écarteur (R1) est inférieur à un diamètre extérieur (AW) de l'agencement écarteur
(R3), sur au moins un niveau de collecteur (AS3) supplémentaire, caractérisé en ce
qu'au moins dans la zone longitudinale du premier niveau de collecteur (AS1), dans la
direction d'un faisceau d'électrons, en direction axiale après l'orifice d'entrée
(OE) de l'électrode (E1) du premier niveau de collecteur (AS1), un agencement d'aimants
(RM1) aménagé pour la concentration du faisceau d'électrons est prévu sur l'axe longitudinal.
2. Collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la zone longitudinale de l'au moins une électrode supplémentaire aucun agencement
d'aimants aménagé pour la concentration du faisceau d'électrons n'est prévu près de
l'axe longitudinal.
3. Collecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que sur l'au moins un niveau de collecteur (AS3) supplémentaire, le diamètre intérieur
(DW) et/ou le diamètre extérieur (AW) de l'agencement écarteur (R3) sont supérieurs
d'au moins 30 %, notamment d'au moins 50 % au diamètre intérieur (D1) ou au diamètre
extérieur (A1) de l'agencement écarteur (R1) sur le premier niveau de collecteur (AS1).
4. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que sur le premier niveau de collecteur (A1), le diamètre intérieur (D1) de l'agencement
écarteur (R1) ne s'élève pas à plus de 200 %, notamment pas à plus de 150 % de la
longueur axiale de la surface d'appui entre la surface d'enveloppe d'électrode (M1)
et l'agencement écarteur (R1).
5. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que qu'entre le premier (AS1) et le niveau de collecteur supplémentaire (AS3) est inséré
un deuxième niveau de collecteur (AS2), avec un diamètre intérieur et/ou extérieur
de l'agencement écarteur (R2) plus faible par rapport au niveau de collecteur supplémentaire.
6. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que successivement dans la direction longitudinale, sont prévus deux niveaux de collecteur
(AS3, AS4) supplémentaires avec un diamètre intérieur et/ou extérieur supérieur par
rapport au premier niveau de collecteur (AS1).
7. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les agencements écarteurs (R1, R2, R3, R4) forment des corps en anneaux de cercle,
notamment en céramique, lesquels s'appuient à plat sur l'enveloppe de collecteur (AH)
et sur les surfaces d'enveloppe d'électrodes (M1, M2, M3, M4).
8. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que sur le premier niveau de collecteur (AS1), l'épaisseur radiale de l'agencement écarteur
(R1) et la tension de l'électrode (E1, M1) contre l'enveloppe de collecteur (AH) sont
inférieures à l'épaisseur de l'agencement écarteur (R3) et à la tension de l'électrode
(E3, M3) sur l'au moins un niveau de collecteur supplémentaire.
9. Tube à ondes progressives, pourvu d'une source de faisceau d'électrons, d'une ligne
de temporisation et d'un collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 bis
8.

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- J. BRETTINGTechnische Röhren, 1991, 3-7785-1645-0177- [0005]