DE1014177B - Verfahren zur Abstimmung eines Klystrons auf eine feste Frequenz durch plastische Verformung eines Konstruktionsteiles - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abstimmung eines Klystrons auf eine feste Oszillatorfrequenz, wobei die Frequenz des Eingangshohlraumresonators ungeändert gelassen und die Frequenz des Ausgangshohlraumresonators nachgeregelt wird.

Die bekannten Klystrons haben im allgemeinen einen massiven mittleren Teil, in dem der Laufraum und die beiden Hohlraumresonatoren ausgespart sind. Die Elektronenspritze und die Kollektorelektrode sind an dem massiven mittleren Teil mit biegsamen Wänden befestigt, welche die Außenwand des Modulator- bzw. des Indüktorhohlraumes bilden. Die gegenseitige Lage der Elektronenspritze, des massiven Mittelteiles und der Auffangelektrode wird durch einen Abstimmmechanismus bestimmt, der diese drei Einzelteile im wesentlichen in axialer Richtung- gegeneinander bewegen kann. Auf diese Weise können nicht nur die Frequenzen des Eingangs- oder Modulatorhohlraumes und des Ausgangs- oder Induktorhohlraumes einander gleich gemacht werden, sondern das Klystron kann auch über einen bestimmten Frequenzbereich verstimmt werden.

Ein Nachteil dieser bekannten Klystrons ist der, daß in den erzeugten Schwingungen ein sehr starkes Rauschen auftritt, das auf einen Mikrophoneffekt der bewegten Teile zurückzuführen ist.

Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren zur Abstimmung eines Klystrons auf eine feste Frequenz in der Weise zu schaffen, daß der Mikrophoneffekt auf ein Mindestmaß herabgesetzt ist.

Bei einem Verfahren zur Abstimmung eines Klystrons auf eine feste Oszillatorfrequenz durch plastische Verformung eines Konstruktionsteiles werden gemäß der Erfindung für den Induktor hohl raum und den Modulatorhohlraum periphere Außenwände solcher Steifigkeit verwendet, daß sie während des Betriebes des Klystrons nicht zu Mikrophonie Veranlassung geben können, und die plastische Verformung wird allein an der der Auffangelektrode benachbarten Stirnseite des Induktorhohlraumes vorgenommen, und diese Wand wird, während die Betriebsspannungen dem Klystron zugeführt werden, derart verformt, daß unter Berücksichtigung der elastischen Verformung das Maximum der Ausgangsenergie als Funktion der Verformung so weit überschritten wird, daß nach Beheben der äußeren Kraft die Wand in die gewünschte Lage zurückkehrt.

Es ist bereits bekannt, in einer Röhre mit hauptsächlich flachen Elektroden den Abstand Kathode — Gitter dadurch einstellbar zu machen, daß die Kathode auf einem Zylinder montiert wird, welcher in einen anderen Zylinder geschoben werden kann und eine oder mehrere ringsherum laufende Sicken aufweist, die durch bleibende Verformung fachgedrückt oder Verfahren zur Abstimmung

eines Klystrons auf eine feste Frequenz durch plastische Verformung

eines Konstruktionsteiles

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 19. November 1954

Roger Anthony la Plante, Irvington, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

vertieft werden können, wodurch die Lage des Zylinders geändert wird. Zufolge des großen Abstandes des Zylinders von der Kathode und der Schiebmöglichkeit kann leicht Mikrophonie auftreten.

Es ist auch bereits bekannt, zur Änderung eines Hohlraumrohres mit teilweise außerhalb des Vakuums angeordnetem Hohlraum Leiter ineinander zu verschieben, damit die Abstimmung sich ändert, wobei auch der sich ausdehnende Leiter von elastischen Elementen umgeben sein kann. Auch hierbei kann noch Mikrophonie auftreten, während die Konstruktion für Zentimeterwellen, wo der ganze Hohlraum im Vakuum angeordnet sein soll, ungeeignet ist.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird der Induktorschlitz vorzugsweise 10 bis 50% zu groß gewählt, so daß die Außenwand des Induktorhohlraumes unter plastischer Verformung eingedrückt werden kann. Es ist dabei erforderlich, die Außenwand so weit hineinzudrücken, daß unter Berücksichtigung der elastischen Verformung, das Maximum der Ausgangsenergie als Funktion des Eindrückens überschritten wird, in der Weise, daß nach Wegfall der Druckkraft die Wand in die gewünschte Lage zurückkehrt. Einer der Vorteile ist der, daß die abgestimmte Röhre nicht mehr mit einem Einstellmechanismus versehen zu sein braucht, wodurch die Anwendung von Wasserkühlung und konzentrierenden Magnetfeldern wesentlich erleichtert wird.

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Durch die Anwendung steifer peripherer Mittelwände erhält man Klystrons, die zwar nicht nachstimmbar sind, aber ein sehr geringes Rauschen verursachen.

Das Verfahren nach der Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeichnung eines Klystrons erläutert.

Das Klystron nach der Zeichnung enthält eine Elektronenspritze 10 mit einem Kathodenheizfaden 11 und einem Kathodenkörper 12. Eine Fokussierungselektrode 13 dient dazu, ein homogenes Elektronenbündel zu bilden.

Die Zuführungsdrähte sind mit 14 bezeichnet: Sie sind, im Glaskolben 16 untergebracht, der einen Teil der luftdichten Hülle bildet.

Der Glaskolben 16 ist mittels eines Fernico-Ringes 18 am mittleren Teil 20 befestigt. Der mittlere Teil 20 besteht aus einem massiven Kupferkörper 21, in dem zwei Schwingungshohlräume 22 und 23 ausgespart sind. Diese Hohlräume sind durch ein Kopplungsloch 24 miteinander verbunden. Die Außenwand des Modulatorhohlraumes 22 wird durch eine massive Platte 26 verschlossen, die am Kupferblock 21 festgelötet ist. Die Außenwand des Induktorhohlraumes 23 wird durch die massive Platte 27 verschlossen.

Durch die Mitten der Platten 26 und 27 und des Blockes 21 sind Öffnungen 28 zum Durchlassen des Elektronenbündels vorgesehen.

Die Steuerung der Elektronen des Elektronenbündels durch die Schwingungen des Modulatorhohlraumes 22 findet in dem Modulator 31 statt, worauf das Elektronenbündel den Triftraum 32 durchläuft und darauf in dem Induktorschlitz 33 auf den Ausgangshohlraum 23 Energie überträgt.

Die Kopplungsöffnung 24 dient zum Aufrechterhalten selbsterregter Schwingungen.

Ein Wellenleiter 35 mit rechtwinkligem Querschnitt dient als Auskopplungsleitung, die durch ein Glimmerfenster 36 verschlossen ist, das mittels Pulverglas im Chromeisendecke! 37 befestigt ist. Am Chromeisendeckel 37 können Wellenleiter angeschlossen werden.

Nach dem Durchgang durch den Induktorschlitz 33 wird das Elektronenbündel im Innern der Kollektorelektrode 30 aufgefangen.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird die Größe des Modulatorschlitzes durch den Abstand des Triftraumes 32 von dem verstärkten, mittleren Teil 40 der Hohlraumwand 41 bedingt. Die Frequenz des Eingangshohlraumes ist also festgelegt. Damit das Klystron Schwingungen erzeugen kann, muß der Ausgangshohlraum entsprechend abgestimmt werden. Dazu wird der Teil 42 der Endwand 27 in geringerer Stärke gewählt, wodurch dieser Teil plastisch verformbar ist, ohne daß das Klystron als Ganzes verformt wird; die Wand ist jedoch nicht so dünn, daß beim normalen Betrieb der Röhren mechanische Schwingungen auftreten können. Da es nicht möglich ist, die Einzelteile des Klystrons so genau herzustellen, daß nach dem Zusammenlöten der verschiedenen Teile beide Hohlräume die richtige Frequenz haben, wird der Modulatorhohlraum möglichst genau gemäß den Anforderungen hergestellt, und der Induktorschlitz weicht derart von dem richtigen Wert ab, vorzugsweise wird er zu lang gemacht, daß nur durch plastische Verformung der Wand 42 der richtige Wert erzielt werden kann. Wenn die Röhre entlüftet worden ist, werden die Betriebsspannungen angelegt, und die Kollektorelektrode wird so weit nach innen gedrückt, daß die Röhre ihre optimale Wirkung hat: Darauf wird die Druckkraft behoben, wobei ein gewisses Zurückfedern auftritt, welches berücksichtigt werden muß.

Um tatsächlich unter Betriebsbedingungen abstimmen zu können, muß die Wasserkühlung der Kollektorelektrode bei der Abstimmung wirksam sein. Dazu ist die Wand 27 mit einer zylindrischen Verlängerung 45 mit einem wasserdichten Deckel 46 und einem Wasseranschluß 47 versehen. In der Mitte des Deckels 46 befindet sich eine biegsame Blende 48, durch die ein massiver Stift 55 hervorragt.

Der Abstimmechanismus ist mit 50 bezeichnet und gestrichelt dargestellt. Er enthält ein Joch 51, das am Rand 52 des Klotzes 21 angreift. Im Gehäuse 53 ist ein Übersetzungsmechanismus untergebracht, der auf der Außenseite einen Knopf 54 besitzt. Dieser Knopf wird im Verhältnis von 1 :25 gegenüber der Schraube gedreht, die mit einer Steigung von 0,25 mm den Stift 55 eindrückt.

Selbstverständlich hängt die Frequenz des Klystrons noch von den angewandten Strömen und Spannungen ab.

In einem bestimmten Fall war der Durchmesser des dünnen Wandteiles 42 gleich 16 mm, und die Kupferauffangelektrode hatte eine Länge von 22,5 mm, einen Außendurchmesser von 8 mm und einen Innendurchmesser von 2,2 mm; eine Wandstärke von 2 mm für den dünnen Teil 42 ist ausreichend, um Mikrophonie zu verhüten und ermöglicht außerdem eine plastische Verformung ohne allzu großen Kraftaufwand.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Abstimmung eines Klystrons auf eine feste Oszillatorfrequenz durch plastische Verformung eines Konstruktionsteiles, dadurch gekennzeichnet, daß für den Induktorhohlraum und den Modulatorhohlraum periphere Außenwände solcher Steifigkeit verwendet werden, daß sie während des Betriebes des Klystrons nicht zu Mikrophonie Veranlassung geben können, und daß die plastische Verformung allein an der der Auffangelektrode benachbarten Stirnseite des Induktorhohlraumes vorgenommen wird und diese Wand, während die Betriebsspannungen dem Klystron zugeführt werden, derart verformt wird, daß zunächst unter Berücksichtigung der elastischen Verformung das Maximum der Ausgangsenergie als Funktion der Verformung so weit überschritten wird, daß nach Beheben der äußeren Kraft die Wand in die gewünschte Lage zurückkehrt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Induktorschlitz ausgegangen wird, der 10 bis 50⁰/o zu groß ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 867 890; französische Patentschriften Nr. 893 109, 949 975.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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