DE6606287U - CONTROLLABLE HIGH VACUUM ELECTRON TUBE - Google Patents
CONTROLLABLE HIGH VACUUM ELECTRON TUBEInfo
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Description
.RA. 3Ί0 042*19.6.67 Ψ .RA. 3Ί0 042 * 6/19/67 Ψ
ρ 488 Sta/ubρ 488 dust
"Pateihold" Patentverwertungs-& Elektro-Holding AQ*, Glarus (Schweiz)"Pateihold" Patentverwertungs- & Elektro-Holding AQ *, Glarus (Switzerland)
Steuerbare Hochvakuum-ElektronenröhreControllable high vacuum electron tube
Die Erfindung betrifft eine steuerbare Hochvakuum-Elektronenröhre, deren Elektroden längs zylindrischen Flächen angeordnet Bind und bei der zur Verminderung der Steuerleistung der Elektronenstrom mit Hilfe eines magnetischen Feldes von den auf positivem Steucrpotentlal befindlichen Steuerelektroden weitgehend abgehalten wird.The invention relates to a controllable high vacuum electron tube, the electrodes of which are arranged along cylindrical surfaces and in which, to reduce the control power, the electron flow is largely kept away from the control electrodes located on the positive control potential with the aid of a magnetic field.
Es ist bekannt, dass bei den Hochvakuum-Elektronenröhren der üblichen Bauart für bestimmte Betriebsarten ins Gewicht fallende Steuerleistungen nicht zu vermeiden sind. Dies ist insbesondere bei Endstufen von SendeverstSrkern der Fall, wo im Arbeitskreis eine möglichst hohe Leistung abgegeben werden soll. Hier genügt es nämlich meist nicht, sich im Betrieb auf negative Steuerpotentialwerte zu beschränken, sondern man muss die Steuerelektrode auf relativ hohe positive Werte aussteuern. It is known that in the high-vacuum electron tubes of the usual design for certain operating modes of importance Tax payments cannot be avoided. This is particularly the case with output stages of transmission amplifiers, where The highest possible performance should be given in the working group. In this case, it is usually not enough to just keep yourself busy to limit negative control potential values, but you have to drive the control electrode to relatively high positive values.
Um die durch yösi^Äi^atcuerelektrGdenpotentiale bedingte " 6BOb 2ö7 10.9.70To the potentials conditioned by yösi ^ Äi ^ atcuerelectrGdenpotentials "6BOb 2ö7 10.9.70
- 2 - P 488- 2 - P 488
Steuerleistung zu verringern, i£t;«lne Röhre bekannt ge- " worden (siehe z.B. den Artikel von J.A. Radmer, Cathode Press 20, 1965, No. 2, p. 22 bzw. von Ht Langer, p. 31), bei der die Glühkathode aus einer Reihe von Kathodendrähten besteht, die parallel zu den Steuergitterdrähten verlaufen und die Je vor einer Lücke zwischen zwei benachbarten steuergitterdrähten angeordnet sind. Mit Hilfe eines Permanentmagneten wird ein magnetisches Feld parallel zur Hauptrichtung des giektronenstromes erzeugt. Durch die Wirkung dieses Feldes werden die von den Kathodendrähten austretenden und in Richtung zur Anode beschleunigten Elektronen in schraubenförmige Bahnen gezwungen, deren Durchmesser bei einem entsprechend starken Magnetfeld genügend klein wird, dass trotz positivem Gitterpotential fast alle Elektronen (97 - 98#) durßh die Lücken zwischen den Oitterdrähten zur Anode gelangen^To reduce tax output, i £ t ; "Been" overall lne tube known (see for example the article by JA Radmer, Cathode Press 20, 1965, No. 2, p. 22 and H t Langer, p. 31), in which the hot cathode of a series of Cathode wires, which run parallel to the control grid wires and which are each arranged in front of a gap between two adjacent control grid wires. With the help of a permanent magnet, a magnetic field is generated parallel to the main direction of the electron current Electrons accelerated in the direction of the anode are forced into helical paths, the diameter of which becomes sufficiently small with a correspondingly strong magnetic field that, despite the positive grid potential, almost all electrons (97-98 #) are allowed to pass through the gaps between the oitter wires to the anode ^
Ein Nachteil dieser bekannten Rohre besteht jedoch darin, dass aufgrund, der relativ grosöen Abstände zwischen den benachbarten Gitterstäben-, der Durchgriff der Anodenspannung entsprechend gross wirdi was zu einem relativ kleinen Verstärkungsfaktor führt* Die Verlängerung der Elektronen-LavrfV zeiten infolge der durch die schraubenförmige Krümmung bedingten Verlängerung der Elektronenbahnen bewirkt als weiteren Nachteil eine Verringerung der Ausgangsleistung bei höherenA disadvantage of these known pipes, however, is that due to the relatively large distances between the neighboring Lattice bars, the penetration of the anode voltage becomes correspondingly large, which leads to a relatively small gain factor * The lengthening of the electron LavrfV times as a result of the elongation of the electron orbits caused by the helical curvature as another Disadvantage a reduction in output power at higher
£>as fciei der Erfindung ist eine Hochvakuum-ElektronenröhreThe fciei of the invention is a high vacuum electron tube
- y - F TO- y - F TO
welche diese genannten Nachteile nicht aufweist uncl· bei der überdies alle Elektroden üilt Ausnshae der ÄncsSs aissh bs^ pQsltivep Blefctrodenpotsntial keinen bz»v nur silResr yerschwindend kleinen Elektronenstrom aufnehmenvwhich these disadvantages mentioned does not have Uncl · in also all electrodes üilt Ausnshae the ÄncsSs aissh bs ^ pQsltivep Blefctrodenpotsntial no bz "v only silResr yerschwindend small electron current aufnehmenv
Die steuerbare Höoh>mköuia-EI©ktrenen3»ilM?e geaiSss der dung ist ©ßksnnzelehnet durch mindestens eine ISa^ einer ersten zylindriitchftn PiSche angeordnete Steuerelektrode» durch, ein Anodensystem mit mehreren längs mindestens zweiten zyiiadrisehes- FIa-^hS angscsrdnsfcsii \ζ?& der elektrode zugewandten isirksamen Anoden-TeilöberflÄohe»* $e eine zwischen zwei benachbarten wirksamen Änoden-Teüoberflachen angeordnete Glühkathode» durch Mittel zur zeugung eines Magnetfeldes parallel zur Erzeugenden der zylindrischen^ ElelctrodenflSchen* und durch n^hrere förmige ,Je zwischen einer Glühkathode und der Anoden-TeiloberflSche angeordnete Trennslektrodexi* welche so tier in dem Raum zwischen der Steuerelektrode und den AnodenThe controllable Höoh> mköuia-EI © ktrenen3 »ilM? E geaiSss der dung is © ßksnnzelehnet by at least one ISa ^ of a first cylindriitchftn control electrode» through an anode system with several longitudinally at least second zyiiadrisehes- FIa- ^ hS angsc \srdnsf? & the electrode facing is effective anode partial surface "* $ e a hot cathode arranged between two adjacent effective anode sub-surfaces" by means for generating a magnetic field parallel to the generator of the cylindrical electrode areas * and by several shaped ones, each between a hot cathode and the Separating electrodes arranged on the anode partial surface, which are located in the space between the control electrode and the anodes
hineinreichen., dass im stromlosen Zustandthat in the de-energized state
das VerhEltnls $bt pro Steuerspansmn^einiiett^ en derthe VerhEltnls $ bt per Steuerspansmn ^ ^ s einiiett the
* '^kathode erzeugten e^ektrisöhea Ffelde4mrfee «tt dfer am gleichen* '^ cathode generated e ^ ectrisöhea Ffelde4mrfee «ttdfer at the same
Pro Anodfnepannungaeinheit erzeugten Fe3,dsfc!&?k« an nähert gleich dem m erzielenden SShrenverstÄrfemgsfaK+o rP ro Anodfnepannungaeinheit Fe3 generated dsfc! & K "approximates equal to m achieved SShrenverstÄrfemgsfaK + or
Brf-lndur.g wlrdi anhand der FigurenBrf-lndur.g wlrdi based on the figures
- 4 - P 488- 4 - P 488
Pig. 1 und 2 zeigen eine erste Röhrenvariante im Längsschnitt bzw. gemäss der Schnittlinie I - I, in einem grösseren Massstab im Querschnitt.Pig. 1 and 2 show a first tube variant in a longitudinal section or according to the section line I - I, in a larger one Scale in cross section.
Die Röhre weist eine zentrale Steuerelektrode 1 mit kreisförmigem Querschnitt auf, die über den isolierenden Glaskolben 2 mit dem Röhrenfuss 3 verbunden ist* Konzentrisch mit der Steuerelektrode 1 ist ein Anodenzylinder 4 angeordnet, der an seine.E. Boden 5 abgeschlossen und über den Glaskolben ebenfalls mit dem Röhrenfuss 3 verbunden ist. Der Anodenzylinder 4 weist an seiner Innenseite mehrere axiale Nuten auf, welche seine kreiszylindrisohe Innenfläche in mehrere wirksame Anoden-Teiloberflächen 8 aufteilen, wobei innerhalb jeder Nut 7 eine Glühkathode in Form eines axial gespannten Kathodendrahtes 9 angeordnet ist.The tube has a central control electrode 1 with a circular cross-section, which extends over the insulating glass bulb 2 is connected to the tubular foot 3 * concentric with the control electrode 1, an anode cylinder 4 is arranged, which is attached to seine.E. Bottom 5 completed and over the glass flask is also connected to the tubular foot 3. The anode cylinder 4 has several axial grooves on its inside on, which divide its circular cylindrical inner surface into several effective anode sub-surfaces 8, with within each groove 7 a hot cathode in the form of an axially tensioned cathode wire 9 is arranged.
Zur Unterstützung der Kathodendrähte 9 dient ein Gerüst, das aus Platinen 10 - 14 und einer Reihe von Abstandsstäben 15 - 17 besteht und das ebenfalls mit dem Röhrenfuss 3 verbunden ist. Dieses Gerüst trägt einerseits an seinen Enden über Keramikisolatoren 18 die Kathodenplatte 19 und ande·- seits die in den Isolierbuohsen 20 und 21 axial verschiebbar gelagerten Kathoden-Anschlussstäbe 22. Jeder Kathodendraht 9 ist mit einem Ende an der Kathodenplatte 19 und mit seinem anderen Ende an einem zugehörigen Kathoden-Anschlussstab 22 befestigt und wird mittels einer Feder 23 unter axialer Spannung Äehaltjen. Die iCathoden-Anschlussstäbe 22A framework is used to support the cathode wires 9, which consists of plates 10-14 and a number of spacer rods 15-17 and also with the tubular base 3 connected is. This framework carries the cathode plate 19 on the one hand at its ends via ceramic insulators 18 and on the other hand which are axially displaceable in the Isolierbuohsen 20 and 21 stored cathode connecting rods 22. Each cathode wire 9 is with one end on the cathode plate 19 and with its other end attached to an associated cathode connection rod 22 and is by means of a spring 23 under axial tension Äehaltjen. The iCathode Terminal Bars 22
66UD287 1 Q 9 70
sind über die flexiblen Verbindungen 24 abwechselnd mit dem66UD287 1 Q 9 70
are via the flexible connections 24 alternately with the
- 5 - P 488- 5 - P 488
einen bzw. dem anderen Kathoden-Anschlussring 25 bzw. 26 verbunden. Diese Kathoden-Ansohlussringe 25* 26 sind an Kathoden-Anschlussbolzen 27, 28 befestigt, die mittels der Glaskolben 29, 30 als Kathodenanschlüsse,isoliert durch den Röhrenfuss 3 geführt sind. Jeder Kathodendraht 9 ist von einer zylindrischen Abschirmeinheit mit U-förmigem Querschnitt umgeben, die jeweils an einem Abstandjstab 16 befestigt ist und somit das Potential des Röhrenfusses annimmt.one or the other cathode connection ring 25 and 26, respectively. These cathode connection rings 25 * 26 are on Cathode connecting bolts 27, 28 attached, which by means of the Glass bulbs 29, 30 as cathode connections, isolated by the tubular foot 3 are guided. Each cathode wire 9 is of a cylindrical shield unit having a U-shaped cross section surrounded, each attached to a spacer bar 16 and thus assumes the potential of the tubular foot.
Die Schenkel dieser Abschirmeinheit bilden plattenförmig, jeweils zwischen einer Kathode und einer benachbarten Anoden-Teiloberfläche 8 angeordnete Trennelektroden 31, die im wesentlichen in Richtung parallel zu dem vom Steuerelektrodenpotential erzeugten elektrischen Feld verlaufen und die soweit in den Raum zwischen Steuerelektroden 1 und den Anoden-Teiloderflächen 8 hineinreichen, dass im stromlosen Zustand das Verhältnis der pro Einheit der Steuerspannung an der Glühkathode erzeugten elektrischen Feldstärke E zu der am gleichen Ort pro Anodenspannungseinheit erzeugten Feldstärke E angenähert gleich dem zu erzielenden Röhrenvers tärkungsfalctor ist.The legs of this shielding unit form a plate, Separating electrodes 31 arranged in each case between a cathode and an adjacent anode partial surface 8, which in the run essentially in the direction parallel to the electric field generated by the control electrode potential and the extend so far into the space between control electrodes 1 and the anode partial or surfaces 8 that in the currentless State the ratio of the electric field strength E generated per unit of the control voltage at the hot cathode the field strength E generated at the same place per anode voltage unit is approximately equal to the tube verse to be achieved strengthening factor is.
Bei sonst gleicher Elektrodenkonfiguration sind diese Feldstärken Ee und E. und daher auch der zu erzielende Ver-If the electrode configuration is otherwise the same, these field strengths are E e and E. and therefore also the ratio to be achieved
SG tSG t
Stärkerfaktor eine Funktion der Tiefe A (Fig. 2) bis zu der die Trennelektroden 31 in den genannten Raum hineinreichen. Die gesuchten E&föfö'JföP Ea und E a erßeben sicn als FunktionThe strength factor is a function of the depth A (FIG. 2) up to which the separating electrodes 31 extend into the space mentioned. The searched E &föfö'JföP E a and E a er ß are just as functions
- 6 - P 488- 6 - P 488
von A über die Lösung der entsprechenden Potential-Randwertprobleme für eine Reihe von Werten des Parameters A.from A via the solution of the corresponding potential boundary value problems for a range of values of parameter A.
Zur Erzeugung eines Magnetfeldes mit Feldstärken parallel zur Röhrenachse dient eine in der Pigur nicht dargestellte Solenoidspule, in der der Anodenzylinder 4 konzentrisch angeordnet wird. Die Kühlung der Röhre erfolgt mit Hilfe eines geeigneten Kühlmittels z.B. Wasser, das in einem ringförmigen Spalt zwischen der Solenoidspule und dem Anodea^lisäer strömt, wobei zur Verbesserung der Kühlwirkung der Anodenzylinder 4 mit (in der Pigur nicht dargestellten)Kühlrippen versehen ist.A not shown in the Pigur is used to generate a magnetic field with field strengths parallel to the tube axis Solenoid coil in which the anode cylinder 4 is arranged concentrically. The tube is cooled with the help of a suitable coolant, e.g. water, in an annular gap between the solenoid coil and the anodealer flows, with the anode cylinder 4 having cooling fins (not shown in the Pigur) to improve the cooling effect is provided.
Die Röhre wird nun auf folgende Weise betrieben. Aufgrund des Hagnetfeldes bewegen sich dieBlektronen auf zykloidförmigenThe tube is now operated in the following manner. Due to the magnetic field, the electrons move on cycloid-shaped ones
(siehe B in Fig. 2)
Bahnend Die magnetische Feldstärke wird nsra durch Regelung
des Solenoidstromes auf einen so hohen Wert eingestellt, dass auch bei dem höchsten positiven Potential der Steuerelektrode
keine Elektronen zu ihr gelangen und also kein merklicher Steuerelektrodenstrom auftritt. Bai Steuerspannung null fliesst
dann wegen der starken Raumladung in der Mähe der Kathodendrähte 9 und wegen des geringen Durchgriffs der Anodenspannung
kein, oder nur ein sehr geringer Anodenstroin. Durch
Regelung des Potentials der Trennelektroden Jl auf einen geringen
positiven oder negativen Wert, was einer Verschiebung des Kennlinienfeldes entspricht kann man erreichen, dass für
eine Steuerspannung null der Anodenetrom ebenfalls zu null wird,(see B in Fig. 2)
End of the line The magnetic field strength is set nsra by regulating the solenoid current to such a high value that even at the highest positive potential of the control electrode no electrons reach it and therefore no noticeable control electrode current occurs. If the control voltage is zero, then no or only a very low anode current flows because of the strong space charge in the vicinity of the cathode wires 9 and because of the low penetration of the anode voltage. By regulating the potential of the separating electrodes Jl to a low positive or negative value, which corresponds to a shift in the field of characteristics, one can achieve that for a control voltage of zero, the anode electric current also becomes zero,
ws«™»yj'iii"uws «™» yj'iii "u
ρ 488ρ 488
Die in der beschriebenen Röhrenvariante (Figuren 1 und 2) verwendeten U-förmigen Abschirmeinheiten bewirken, dass die Steuerspannung von der Seite des Kathodendrahtes 9» die der Oeffnung der Abschirmeinheit zugewandt ist, wesentlich mehr Elektronen absaugt, als von der dieser Oeffnung abgewandten Seite. Dies hat zur Folge, dass die Elektronenemission der Kathode von dieser der Oeffnung abgewandten Seite der Kathode im wesentlich geringeren Masse ausgenützt werden kann, als von der der oeffnung zugewandten Seit«.The U-shaped shielding units used in the tube variant described (FIGS. 1 and 2) have the effect that the control voltage from the side of the cathode wire 9 facing the opening of the shielding unit sucks in significantly more electrons than from the side facing away from this opening. As a result, the electron emission of the cathode can be used to a much lesser extent from this side of the cathode facing away from the opening than from the side facing the opening.
Bei der in Fig. 5 schematisch im Schnitt dargestellten Röhrenvariante wird eine verbesserte Ausnützung der Elektronenemission erreicht. Die Röhre dieser Variante hat in ihrem Aktivsystem einen ringförmigen Querschnitt. Zwischen zwei Steuerelektroden 32, 33 mit konzentrisch einander zugewandten kreiszylindrisehen Oberflächen 34 und 35 befindet sieh das Aoodensystem In Form eines kreiszylindrisehen Körpers 36, der eine Reihe von axialen Schlitzen 37 aufweißt, in der Je ein Kathodendraht 9 und zwei Trennelektroden 38 angeordnet sind. Die von der Oberfläche jedes Kathodendrahtes emittierten Elektronen werden dabei jeweils ca«, sar Hälfte gegen die Steuerelektrode 32 bzw. gegen 33 beschleunigt und durchlaufen zykloidförmige Bahnen (C), von denen einige in der Figur 3 angedeutet sind. £ur Kühlung der Röhre sind in dem Anodenkörper 36 Künlkanäle 39 vorgesehen,, Gemäss einer weiteren Variante kann die erf indungsgeÄÄe&e Hochvakuumröhre auch als Tetrode ausgeführt werden. Zu diesemWhen in Fig. 5 shown schematically in section Tube variant is an improved utilization of the electron emission achieved. The tube of this variant has an annular cross-section in its active system. Between two control electrodes 32, 33 with concentrically facing one another circular cylindrical surfaces 34 and 35 is located see the aood system in the form of a circular cylindrical body 36, which has a series of axial slots 37, in each of which a cathode wire 9 and two separating electrodes 38 are arranged. The electrons emitted from the surface of each cathode wire are each about half against the control electrode 32 or against 33 accelerated and run through cycloid-shaped tracks (C), some of which are indicated in FIG. £ ur cooling of the tube are in that Anode body 36 Künlkanäle 39 provided, According to a further variant, the invention device & e High vacuum tube can also be designed as a tetrode. To this
- 8 - P 488- 8 - P 488
Zweck wird zwisohen Jeder Glühkathode und der Steuerelektrode, im Bereich zwischen den zur Glühkathode gehörenden Tronneiefttroden zusätzliche gitterförmige Steuerelektröden angeordnet, die jeweils auf negativem Potential gehalten werden.The purpose is between each hot cathode and the control electrode, in the area between the deep trodes belonging to the hot cathode additional grid-shaped control electrodes arranged, each of which is kept at negative potential.
In Fig. 4 ist eine Unförmige Abschirmeinheit, wie sie bei der Röhrenvariante nach Fig. 1 und 2 verwendet wird, mit einer derartigen zusätzlichen Steuerelektrode vergrössert im Sohnitt dargestellt. In der U-förmigen Abschirmeinheit, deren Sohenkel die Trennelektroden 31 formen, sind zwei axiale stäbe 40 angeordnet, die durch mehrte Gitterstege 41 zu einem leiterförmlgen Gitter verbunden sind.In Fig. 4 is a misshapen shielding unit, as in the Tube variant according to FIGS. 1 and 2 is used, with such an additional control electrode enlarged in the sonity shown. In the U-shaped shielding unit, its handle The separating electrodes 31 are formed by two axial rods 40 arranged, which by multiple lattice bars 41 to form a ladder-shaped Grids are connected.
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