DE1057244B - Fokussierungseinrichtung zur gebuendelten Fuehrung eines Elektronenstrahls ueber eine groessere Wegstrecke durch ein periodisch in der Richtung alternierendes Magnetfeld, insbesondere fuer Wanderfeldroehren - Google Patents

Description

Bei einer Wanderfeldröhre oder einer ähnlichen Elektronenröhre sind Mittel vorgesehen, die ein magnetisches Feld in axialer Richtung des Elektronenstrahls erzeugen, damit der Durchmesser des Strahls auf dem relativ langen Weg durch den eigentliehen Übertragungsraum der Röhre einen gleichbleibenden Wert einhält. Dabei braucht dieses Längsfeld bekanntlich nicht notwendigerweise homogen zu sein. Es ist — wie ebenfalls bekannt — in gewissen Fällen vorteilhaft, wenn die magnetische Induktion in axialer Richtung, also in Strahlrichtung, periodisch, etwa in sinusförmiger Verteilung, variiert. Ausschlaggebend für die Konstruktion einer Einrichtung, bei der das Magnetfeld in dieser Weise als alternierendes Feld aufgebaut wird, ist vor allem der Gesichtspunkt, daß hierdurch die Wanderfeldröhre erheblich raumsparender betrieben werden kann, als dies bei den üblichen Anordnungen möglich war. Ferner läßt sich, wenn dieses Feld in bekannter Weise permanentmagnetisch erzeugt wird, das Gewicht der Anordnung auf einen Bruchteil des Gewichts reduzieren, das vergleichsweise bei Verwendung einer elektromagnetischen Fokussierungsspule notwendig ist.

Es wird bei einer bekannten, insbesondere für Wanderfeldröhren geeigneten Fokussierungseinrichtung ein periodisch in der (axialen) Richtung alternierendes Magnetfeld durch ein rotationssymmetrisches Permanentmagnetsystem erzeugt, das aus mehreren in Strahlrichtung hintereinanderliegenden, abwechselnd im entgegengesetzten Sinne polarisierten ringförmigen Permanentmagneten mit zwischen denselben angeordneten ringförmigen permeablen Teilen, die einen polschuhartigen Ansatz zur Systemachse hin aufweisen, besteht. Bei dieser Einrichtung ist mit der unvermeidlichen Tatsache zu rechnen, daß, z. B. bei Wanderfeldröhren, der Zusammenhang zwischen der magnetischen Induktion in axialer Richtung dieses wechselnden Feldes und dem DurchtrittsfaktorP des Elektronenstrahls, also die Abhängigkeit von P Fokussierungseinrichtung zur gebündelten Führung eines Elektronenstrahls über eine größere Wegstrecke durch ein periodisch in der Richtung alternierendes Magnetfeld, insbesondere für Wanderfeldröhren

Anmelder:
International Standard
Electric Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Beanspruchte Priorität: Japan vom 4. Oktober 1954

Susumu Yasuda, Tokio,
ist als Erfinder genannt worden

als Funktion der variablen Feldstärke B_max, außer-

ordentlich kritisch ist. Dieser Nachteil steht der brauchbaren Fertigung einer solchen Anordnung als Hindernis entgegen.

Der Zweck der Erfindung besteht nun darin, ein Mittel anzugeben, mit dessen Hilfe diese kritische Abhängigkeit auf magnetischem Wege beseitigt werden kann. Der genannte Nachteil wirkt sich nämlich bei Wanderfeldröhren und bei den dort üblichen Betriebsspannungen von einigen IOOO V sehr leicht dahin aus, daß infolge unzureichender Fokussierung einer solchen Röhre vom Elektronenstrahl die Elektrodendurchtrittsöffnungen getroffen werden. Dadurch kann beispielsweise die Wendelelektrode ausbrennen, wodurch zumindest die Lebensdauer der Röhre ganz erheblich leidet und die elektrische Nutzleistung stark herabgesetzt wird.

Diese Schwierigkeiten bei der bekannten Fokussierungseinrichtung werden erfindungsgemäß dadurch behoben, daß die Bündelungsfeldstärke zwischen einander benachbarten polschuhartigen Ansätzen mittels magnetischer Nebenschlußwirkung dadurch einstellbar ist, daß zur Bildung der Nebenschlüsse hochpermeable Ringe dienen, die auf einer rohrförmigen, das Permanentmagnetsystem koaxial umschließenden nichtmagnetischen Hülse koaxial zum Permanentmagnetsystem aufgesetzt sind, derart, daß sie sowohl einzeln, vorzugsweise durch eine Schraubbewegung, als auch insgesamt, vorzugsweise durch Verschieben der rohrförmigen Hülse, in axialer Richtung gegenüber dem Permanentmagnetsystem verschiebbar sind.

Die Erfindung wird nun auf Grund eines Ausführungsbeispiels und an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 stellt den Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar;

Fig. 2 zeigt die als solche an sich bekannte Abhängigkeit zwischen der axialen magnetischen Induktion B_max und dem Durchtrittsfaktor P des Elektronenstrahls bei einer Wanderfeldröhre der Anordnung nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Fokussierungseinrichtung umschließt eine mit 1 bezeichnete Wanderfeldröhre.

90Ϊ 510/370

Claims (1)

1. Dabei sind in an sich bekannter Weise in Richtung der Röhrenachse magnetisierte, permanentmagnetische Ringe 2 durch permeable Polscheiben 3 voneinander getrennt. Die Ringmagnete 2 sind jeweils mit gleichnamigen Polen einander zugewendet und bilden dergestalt ein alternierendes Feld von etwa sinusförmiger Verteilung längs der Röhrenachse. Die Abmessungen der Polscheiben sind dabei so gewählt, daß im Bereich der Röhrenachse ein ausschließlich axial gerichtetes Magnetfeld erzeugt wird. Sie dienen andererseits auch dazu, etwa auftretende Ouerfeldkomponenten, die bekanntlich durch Materialstreuungen der Magnetringe verursacht sein können, durch magnetischen Kurzschluß in den Ringmagneten unschädlich zu machen.

   Über dieser Magnetanordnung ist entsprechend der Erfindung ein rohrförmiger Zylinder 4 aus nichtmagnetischem Material, also z. B. aus Messing angebracht, der in axialer Richtung aufgeschoben wird und an seinem äußeren Umfang zum Teil mit Schrauben- ao gewinden 5 versehen ist. Auf dem Zylinder 4 sind erfindungsgemäß ringförmige Bauteile 6 von hoher Permeabilität angebracht, die beispielsweise aus Eisen bestehen können. Diese Ringe stellen die magnetischen Nebenschlüsse her, deren Wirksamkeit von ihrer relativen axialen Lage zum Magnetfeld abhängig ist. Die Nebenschluß ringe 6 tragen beim Ausführungsbeispiel an ihrer Innenseite ebenfalls ein Gewinde, so daß sich mit ihrer Hilfe die Feldstärke jedes Einzelabschnittes leicht einstellen läßt. Sie lassen sich aus der gezeichneten mittleren Stellung durch Drehung wahlweise dem benachbarten Nord- oder Südpol des im Inneren der Hülse 4 befindlichen Ringmagnets nähern. Die in axialer Richtung verlaufende Feldstärke der Magnetanordnung wird hierdurch in ihrer Stärke geändert. Da das axiale Magnetfeld möglichst frei sein soll von irgendwelchen Querkomponenten, ist es notwendig, die einzelnen Ringmagnete 2 möglichst genau zu zentrieren. Außerdem sollte die magnetische Feldstärke am Umfang jedes Ringmagnets die gleiche Größe besitzen. Diese Forderungen lassen sich durch Verschieben bzw. Verdrehen einander benachbarter Ringe 6 noch vor der Festlegung der Anordnung hinreichend erfüllen.

   In Fig. 2 sind die Meßergebnisse an einer Anordnung gemäß der Erfindung dargestellt. Der Durchtrittsfaktor P, der ein Maß für die Güte der Fokussierung ist, ist in Abhängigkeit von der Feldstärke B_max in Richtung der Röhrenachse aufgetragen. Wenn das Fokussierungsfeld längs der Röhre zu stark ist, erhält man einen Verlauf des Durchtrittsfaktors P gemäß der Kurve a. Dieser läßt sich nun mit geänderter Feldstärke infolge Verschiebung der Nebenschlußringe 6 so weit verbessern, bis die Kurve b erreicht ist. Bei Verwendung einer anderen Wanderfeldröhre mit abweichenden elektrischen Daten wird entsprechend eine andere Feldstärkeeinstellung notwendig sein. Für den Fall, daß wie in Fig. 1 die einzelnen magnetischen Nebenschlußringe 6 in einem Abstand von je einer halben räumlichen Periode des in der Richtung alternierenden Magnetfeldes angeordnet sind, läßt sich die Feldstärke der gesamten Anordnung noch in der Weise regeln, daß mit einer Verschiebung der nichtmagnetischen Hülse 4 dann ein Feldstärkenmaximum erreicht wird, wenn die Nebenschlußringe 6 in unmittelbarer Nachbarschaft der Polscheiben 3 liegen. Der magnetische Nebenschluß ist in diesem Falle ein Minimum, während er einen Maximalwert annimmt, wenn die Ringe 6 etwa die in Fig. 1 gezeichnete Stellung einnehmen, was einem Minimum der Feldstärken im Innern der Röhre entspricht. Auf diese Weise bleibt auch bei einer Regelung die durch die Anordnungsweise gegebene räumliche Feldstärkeverteilung erhalten. Hierbei wurde allerdings vorausgesetzt, daß alle beteiligten Ringmagnete exakt die gleichen magnetischen Feldstärken erzeugen, eine Annahme, die in der Praxis jedoch nicht zutrifft. Es muß vielmehr infolge der Fertigungsstreuungen damit gerechnet werden, daß die einzelnen Teilmagnete bezüglich ihrer Magnetisierung bis etwa 5°/o voneinander abweichen. Mit den bisher bekannten Anordnungen läßt sich die gewünschte Korrektur der Feldstärkeverteilung des alternierenden Magnetfeldes nicht erreichen, ein Umstand, der die Verwendung der bekannten Permanentmagnetsysteme mit in der Richtung alternierendem Magnetfeld in Frage stellt. Durch die Erfindung kann jedoch auch diese Schwierigkeit beseitigt werden, indem die Nebenschluß ringe einzeln durch eine Schraubbewegung axial verschoben werden und damit die Feldstärke der einzelnen Abschnitte experimentell auf das erforderliche Maß gebracht wird.

   In diesem Zusammenhang sei noch vermerkt, daß es bei Wanderfeldröhren besonders vorteilhaft ist, die einmal in optimaler Weise justierte Fokussierungseinrichtung in ihrer Stellung festzulegen, so daß die magnetischen Nebenschluß ringe auf der nichtmagnetischen Hülse 6 eingestellt bleiben, damit die durch mangelhafte Fokussierung auftretenden Schwierigkeiten ausgeschaltet bleiben.

   Die Erfindung, die auf Grund des Ausführungsbeispiels an Hand einer Wanderfeldröhre erläutert wurde, läßt sich grundsätzlich bei allen Anordnungen benutzen, die die Fokussierung eines Elektronenstrahls zur Aufgabe haben.

   Patentanspruch:

   Fokussierungseinrichtung zur gebündelten Führung eines Elektronenstrahls über eine größere W^Tegstrecke durch ein periodisch in der Richtung alternierendes Magnetfeld, welches von einem rotationssymmetrischen Permanentmagnetsystem erzeugt wird, das aus mehreren in Strahlrichtung hintereinanderliegenden, abwechselnd im entgegengesetzten Sinne polarisierten ringförmigen Permanentmagneten mit zwischen denselben angeordneten ringförmigen permeablen Teilen, die einen polschuhartigen Ansatz zur Systemachse hin aufweisen, besteht, insbesondere für Wanderfeldröhren, dadurch gekennzeichnet, daß die Bündelungsfeldstärke zwischen einander benachbarten polschuhartigen Ansätzen mittels magnetischer Nebenschlußwirkung dadurch einstellbar ist, daß zur Bildung der Nebenschlüsse hochpermeable Ringe dienen, die auf einer rohrförmigen, das Permanentmagnetsystem koaxial umschließenden nichtmagnetischen Hülse koaxial zum Permanentmagnetsystem aufgesetzt sind, derart, daß sie sowohl einzeln, vorzugsweise durch eine Schraubbewegung, als auch insgesamt, vorzugsweise durch Verschieben der rohrförmigen Hülse, in axialer Richtung gegenüber dem Permanentmagnetsystem verschiebbar sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Proceedings IRE, Mai 1954, S. 800 ff.

   Hier:

   Blatt Zeichnungen

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