DE1296709B - Elektronenstrahlroehre zur Erzeugung von elektrischen Impulsen sehr kurzer Impulsdauer und Verfahren zur Erzeugung von Impulsgruppen begrenzter Zeitdauer mit einer solchen Elektronenstrahlroehre - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Elektronenstrahlröhre zur Erzeugung von elektrischen Impulsen sehr kurzer Impulsdauer mit einem einen konstanten Strahlstrom abgebenden Elektronenstrahlerzeugungssystem.
• Elektronenstrahlröhren dieser Art sind bereits bekannt (vgl. die deutsche Patentschrift 1033 342). Das Eingangssignal wird dabei auf eine Querfeldsteuereinrichtung eingekoppelt, in der der Elektronenstrahl im Rhythmus der Frequenz des Eingangssignals ausgelenkt wird. Das Auskoppelsystem besteht aus einer Blende und einem in Elektronenstrahlrichtung dicht hinter der Blende angeordneten Hohlraumresonator. Die Blende ist so bemessen und in bezug auf den Elektronenstrahl so angeordnet, daß die durch die Querfeldsteuereinrichtung gegenüber der Ruhelage des Elektronenstrahls jeweils nach -der einen Seite ausgelenkten Elektronen auf die Blende auftreffen, während die jeweils nach der anderen Seite ausgelenkten Elektronen auch noch bei der größten Auslenkung den Hohlraumresonator durchsetzen.
• Für Kodierungszwecke, Trägheitsuntersuchungen, Kabelmessungen und Zwecke der Nachrichtenübertragung werden häufig elektrische Impulse mit einer Impulsdauer in der Größenordnung von Nanosekunden und darunter benötigt. Die bisher bekannten Systeme zur Erzeugung von solchen Kurzzeitimpulsen erfordern einen großen Aufwand. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spezialröhre zu schaffen, mit der elektrische Impulse sehr kurzer Impulsdauer erzeugt werden können.
• Die zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagene Elektronenstrahlröhre zur Erzeugung von elektrischen Impulsen sehr kurzer Impulsdauer mit einem einen konstanten Strahlstrom abgebenden Elektronenstrahlerzeugungssystem ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl im Anschluß an das Strahlerzeugungssystem einen Modulationskreis durchsetzt, der eine höchstfrequente Längsfeldgeschwindigkeitssteuerung der Strahlelektronen bewirkt, und daß der solchermaßen geschwindigkeitsmodulierte Elektronenstrahl in eine Ablenkeinrichtung eintritt, in der der Elektronenstrahl quer zu seiner ursprünglichen Ausbreitungsrichtung in Richtung auf eine Blende mit nachfolgender Auffangelektrode abgelenkt wird.
• Eine erfindungsgemäße Elektronenstrahlröhre arbeitet nach dem Prinzip der Ablenksteuerung in einem Ablenkfeld, wobei der Elektronenstrahl infolge seiner vorausgegangenen Geschwindigkeitsmodulation mehr oder weniger stark seitlich abgelenkt wird. Der Elektronenstrahl wird dadurch in schneller Folge über die Blende mit nachfolgender Auffangelektrode hin- und hergelenkt. Die Gleichpotentiale derRöhrenelektroden sind dabei vorteilhaft so gewählt, daß der Elektronenstrahl am Ort der Blendenöffnung fokussiert ist. Wenn der Elektronenstrahl über die Blendenöffnung hinwegstreicht, entsteht auf der Auffangelektrode, die hinter der Blende angeordnet ist, jeweils ein kurzer Stromimpuls. Da bekanntlich eine Geschwindigkeitsmodulation des Elektronenstrahls bei sehr hohen Frequenzen erreichbar ist, können dabei Kurzzeitimpulse mit einer Dauer bis in die Größenordnung von 10-i2 Sekunden und darunter erzielt werden. Die Impulse werden zweckmäßig über eine Koaxialleitung oder einen Hohlleiter ausgekoppelt.
• Als Modulationskreis für den Elektronenstrahl kann jede bekannte Geschwindigkeitsmodulationseinrichtung dienen. Insbesondere kommt ein Einspalt-Hohlraumresonator oder eine an beiden Enden totalreflektierend abgeschlossene Verzögerungsleitung in Frage. Es ist aber auch möglich, einen breitbandigen Modulationskreis, z. B. in Form einer" an beiden Enden reflexionsfrei abgeschlossenen Wendel, zu verwenden.
• An Hand der Figuren der Zeichnung soll nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden.
• Die F i g. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Elektronenstrahlröhre in schematischer Darstellungsweise. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem 1 mit einer ringförmigen Kathode erzeugt einen konstanten Strahlstrom aufweisenden Elektronenhohlstrahl 2. Dieser Elektronenhohlstrahl 2 durchläuft den Koppelspalt eines ringförmigen Hohlraumresonators 3, der durch elektrische Schwingungen sehr hoher Frequenz angeregt ist, und erhält dabei eine Geschwindigkeitsmodulation. Im Anschluß an den Hohlraumresonator 3 gelangt der Elektronenstrahl in das statische Ablenkfeld E, eines Zylinderkondensators, der aus dem Außenzylinder 4 und dem Innenzylinder 5 gebildet ist. Der Innenzylinder weist einen Ringschlitz 6 auf. Hinter dem Ringschlitz 6 ist koaxial im Innenzylinder 5 eine Auffangelektrode 7 angeordnet. Infolge seiner Geschwindigkeitsmodulation wird der Elektronenstrahl 2 durch das statische Ablenkfeld E, des Zylinderkondensators über den Ringschlitz 6 in schneller Folge hin- und hergelenkt (Pfeile 12) und erzeugt dadurch auf der Auffangelektrode 7 kurze Stromimpulse. Der Ringschlitz 6 kann dabei sehr schmal sein, falls das statische Ablenkfeld Eo und die Gleichgeschwindigkeit des Elektronenstrahls so eingestellt sind, daß der Elektronenstrahl an der Stelle des Ringschlitzes 6 fokussiert ist. Zur Auskopplung der Impulse ist der Innenzylinder 5 mit der Auffangelektrode 7 als Koaxialleitung ausgebildet. Um Impulse äußerst kurzer Zeitdauer auszukoppeln, kann jedoch auch der Innenzylinder 5 als Hohlleiter verwendet werden, wobei dann die Auffangelektrode so gestaltet ist, daß sie für den Hohlleiter als »Antenne« wirkt.
• Um Impulsgruppen begrenzter Zeitdauer zu erzeugen, kann das statische Ablenkfeld Eo auch niederfrequent moduliert werden. F i g. 2 zeigt schematisch eine entsprechende Einrichtung mit einer erfindungsgemäßen Elektronenstrahlröhre nach F i g. 1. Außer dem Höchstfrequenzgenerator S, der den Hohlraumresonator 3 speist, ist ein Generator 9 zur niederfrequenten Modulation des Ablenkfeldes Eo vorgesehen. Das statische Ablenkfeld E, wird über die Spannungsquelle 10 erzeugt. Im übrigen ist die Röhre so geschaltet, daß der Hohlraumresonator 3 gegenüber dem Elektronenstrahlerzeugungssystem 1 und die Ablenkeinrichtung 4, 5 wiederum gegenüber dem Hohlraumresonator 3 positives Gleichpotential hat. Den Ausgang der Röhre stellt wieder eine Koaxialleitung mit einem Abschlußwiderstand 11 dar, der gleich dem Wellenwiderstand der Koaxialleitung ist.
• An Stelle der Modulation des Ablenkfeldes kann zur Erzeugung von Impulsgruppen auch der Höchstfrequenzgenerator getastet werden, der den Modulationskreis erregt. In diesem Fall sind Impulsgruppen beliebiger Zeitdauer erzielbar.
• Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. Insbesondere kann an Stelle eines Elektronenstrahlerzeugungssystems zur Erzeugung eines Hohlstrahls ein System zur Erzeugung eines fadenförmigen Elektronenstrahls konstanten Strahlstroms vorgesehen werden. Der in entsprechender Weise geschwindigkeitsmodulierte Elektronenstrahl wird dann in das Ablenkfeld eines Plattenkondensators eingeschossen. Eine derart ausgebildete erfindungsgemäße Elektronenstrahlröhre eignet sich besonders für extrem kurze Impulse. Weiterhin ist es nicht notwendig, daß das statische Ablenkfeld elektrisch ist. Ebensogut kann ein magnetisches oder ein kombiniertes elektrisches und magnetisches Ablenkfeld angewandt werden.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Elektronenstrahlröhre zur Erzeugung von elektrischen Impulsen sehr kurzer Impulsdauer mit einem einen konstanten Strahlstrom abgebenden Elektronenstrahlerzeugungssystem, da -durch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl im Anschluß an das Strahlerzeugungssystem einen Modulationskreis durchsetzt, der eine höchstfrequente Längsfeldgeschwindigkeitssteuerung der Strahlelektronen bewirkt, und daß der solchermaßen geschwindigkeitsmodulierte Elektronenstrahl in eine Ablenkeinrichtung eintritt, in der der Elektronenstrahl quer zu seiner ursprünglichen Ausbreitungsrichtung in Richtung auf eine Blende mit nachfolgender Auffangelektrode abgelenkt wird.
2. 2. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Modulationskreis ein Einspalt-Resonator dient.
3. 3. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Modulationskreis eine an beiden Enden totalreflektierend abgeschlossene Verzögerungsleitung dient.
4. 4. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Modulationskreis eine an beiden Enden reflexionsfrei abgeschlossene Verzögerungsleitung dient.
5. 5. Elektronenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronenstrahlerzeugungssystem einen Hohlstrahl erzeugt, der Modulationskreis entsprechend ringförmig ausgebildet ist und die Ablenkeinrichtung aus einem Zylinderkondensator besteht, dessen Innenzylinder hohl ist und einen die Blende bildenden Ringschlitz aufweist, hinter dem die Auffangelektrode koaxial im Innenzylinder angeordnet ist.
6. 6. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskopplung der erzeugten Impulse von der Auffangelektrode durch den hohlen Innenzylinder hindurch erfolgt, wobei der Innenzylinder entweder als Hohlleiter mit der Auffangelektrode als »Antenne« oder als Außenleiter einer Koaxialleitung mit der Auffangelektrode als Innenleiter wirkt.
7. 7. Verfahren zur Erzeugung von Impulsgruppen begrenzter Zeitdauer mit einer Elektronenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem statischen elektrischen und/oder statischen magnetischen Feld der Ablenkeinrichtung ein niederfrequentes Wechselfeld überlagert wird. B. Verfahren zur Erzeugung von Impulsgruppen begrenzter Zeitdauer mit einer Elektronenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Höchstfrequenzgenerator, der den Modulationskreis erregt, getastet wird.