DE1566030B1

DE1566030B1 - Running time tubes, especially klystron

Info

Publication number: DE1566030B1
Application number: DE1967V0034940
Authority: DE
Inventors: William J Leidigh
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1966-12-05
Filing date: 1967-12-01
Publication date: 1972-05-31
Also published as: FR1553942A; US3453483A; GB1160006A

Description

einer Leitung aus gekoppelten Hohlräumen ohne kompensierte Endhohlräume,a line of coupled cavities without compensated end cavities,

F i g. 6 schematisch die Hohlräume und ihre Resonanzfrequenzen vor ihrer gegenseitigen Kopplung zur Struktur aus gekoppelten Hohlräumen gemäß F i g. 1,F i g. 6 schematically the cavities and their resonance frequencies prior to their mutual coupling to the structure of coupled cavities according to FIG. 1,

Fig. 7 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht einer anderen Ausführungsform undFIG. 7 shows a view corresponding to FIG. 1 other embodiment and

F i g. 8 einen Schnitt längs der Linie 8-8 in F i g. 7.F i g. 8 shows a section along line 8-8 in FIG. 7th

Ein in Fig. 1 und 2A dargestelltes Klystron 10 weist ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 12, eine Wechselwirkungsstrecke 14 und einen Kollektor 16 auf. Der Elektronenstrahl wird durch eine Reihe Driftröhren 18, 20 und 22 projiziert. Der Eingangshohlraum 24 ist zwischen Driftröhren 18 und 20 montiert und enthält eine Eingangsschleife als Teil eines Eingangskopplers 26. Gewünschtenfalls ist ein zusätzlicher Hohlraum 28 zwischen die Driftröhren 20 und 22 montiert. Tuner 30 und 32 sind für den Eingangshohlraum 24 bzw. den Bündelungshohlraum 28 vorgesehen. Ersichtlich können entweder der Eingangshohlraum 24 oder der zusätzliche Bündelungshohlraum 28 fest abgestimmte Hohlräume sein, so daß die Tuner 30 und 32 nicht mehr benötigt werden.A klystron 10 shown in Figures 1 and 2A has an electron gun 12, an interaction path 14 and a collector 16 on. The electron beam is projected through a series of drift tubes 18, 20 and 22. The entrance cavity 24 is mounted between drift tubes 18 and 20 and includes an input loop as part of it an input coupler 26. If desired, there is an additional cavity 28 between the drift tubes 20 and 22 mounted. Tuners 30 and 32 are for the input cavity 24 and the focusing cavity, respectively 28 provided. Either the entrance lumen 24 or the additional bundling lumen can be seen 28 fixed cavities so that the tuners 30 and 32 are no longer needed.

Ein Ausgangshohlraum 34 ist zwischen dem Kollektor 16 und dem zusätzlichen Bündelungshohlraum 28 montiert. Der Ausgangshohlraum 34 ist als Leitungsresonanzkreis, in dem sich stehende Wellen bilden, also als sogenannter verlängerter Wechselwirkungsteil, ausgebildet. Es handelt sich um eine Struktur aus gekoppelten Hohlräumen, bei der wenigstens zwei, im dargestellten Falle vier, kleinere Hohlräume innerhalb der vorzugsweise rohrförmigen, elektrisch leitenden Wand 36 angeordnet sind, die die äußere Grenze des Ausgangshohlraums 34 bildet. Die vier kleineren Hohlräume, die innerhalb des gekoppelten Ausgangshohlraums 34 angeordnet sind, werden mit Hilfe von drei mit Öffnungen versehenen elektrisch leitenden Metallscheiben 38, 40 und 42 gebildet, die zwischen zwei Endwänden 35 angeordnet sind, die die reflektierenden Endwände des zusammengesetzten Hohlraumresonators 34 bilden. Ein erster Wechselwirkungsspalt 44 ist zwischen der mit öffnungen versehenen Metallscheibe 38 und einem konisch geformten Driftröhrenende 46 der Driftröhre 22 angeordnet. Ein zweiter Wechselwirkungsspalt 48 ist zwischen den mit Öffnungen versehenen Metallscheiben 38 und 40 angeordnet. Ein dritter Wechselwirkungsspalt 50 ist zwischen den mit öffnungen versehenen Metallscheiben 40 und 42 gebildet, und ein vierter Wechselwirkungsspalt 52 zwischen der mit öffnungen versehenen Metallscheibe 42 und einem konisch geformten Ende der Driftröhre 54. Der verbrauchte Elektronenstrahl läuft durch die DriftröhreAn exit cavity 34 is between the collector 16 and the additional focus cavity 28 assembled. The output cavity 34 is a line resonance circuit in which standing waves are formed, thus designed as a so-called extended interaction part. It is about a Structure of coupled cavities, with at least two, in the illustrated case four, smaller cavities are arranged within the preferably tubular, electrically conductive wall 36, the forms the outer boundary of the exit cavity 34. The four smaller cavities that are inside the paired Exit cavity 34 are arranged by means of three apertured electrically conductive metal disks 38, 40 and 42 are formed, which are arranged between two end walls 35 which form the reflective end walls of the composite cavity resonator 34. A first interaction gap 44 is between the metal disk 38 provided with openings and a conically shaped drift tube end 46 of the drift tube 22 arranged. A second interaction gap 48 is disposed between the apertured metal disks 38 and 40. A third gap in interaction 50 is formed between the metal disks 40 and 42 provided with openings, and a fourth interaction gap 52 between the metal disk 42 provided with openings and one conical shaped end of the drift tube 54. The spent electron beam passes through the drift tube

56 in den Kollektor 16, nachdem er einen großen Teil seiner Energie in den vom Ausgangshohlraum 34 gebildeten Auskopplungsteil abgegeben hat.56 into the collector 16 after having absorbed a large part of its energy from the output cavity 34 formed decoupling part.

Hochfrequenzenergie wird vom Auskopplungsteil durch den vorletzten Hohlraum abgezogen, der den Wechselwirkungsspalt 50 enthält, und zwar in den Ausgangshohlleiter 58 und dann durch ein Fenster 60 an eine nicht dargestellte Last. Eine geeignete BlendeHigh-frequency energy is withdrawn from the coupling-out part through the penultimate cavity, which is the Contains interaction gap 50, into the output waveguide 58 and then through a window 60 to a load not shown. A suitable aperture

57 in der Wand 36 ist zwischen den mit Öffnungen versehenen Platten 40 und 42 angeordnet, so daß Energie vom vorletzten Hohlraum in den Ausgangshohlleiter 58 gekoppelt werden kann. Kompensationseinrichtungen sind im vorletzten Hohlraum vorgesehen, um die elektrische Verzerrung durch die Blende 57 zu kompensieren. Bei dieser Ausführungsform sind zur Kompensation drei in Längsrichtung verlaufende Rippen 59 vorgesehen. Die Rippen 59 bestehen aus elektrisch leitendem Werkstoff und sind zwischen den mit Öffnungen versehenen Metallscheiben 40 und 42 angeordnet.57 in wall 36 is positioned between apertured plates 40 and 42 so that Energy from the penultimate cavity can be coupled into the output waveguide 58. Compensation devices are provided in the penultimate cavity in order to compensate for the electrical distortion caused by the diaphragm 57. In this embodiment three longitudinal ribs 59 are provided for compensation. The ribs 59 consist of electrically conductive material and are between the metal disks provided with openings 40 and 42 arranged.

Fi g. 2 A veranschaulicht eine Art Hohlraum-Endwand 62, die für die mit Öffnungen versehenen Metallscheiben 38, 40 und 42 verwendet werden kann. Die Hohlraumendwand 62 erinnert an ein Speichenrad und besteht aus einem ringförmigen, sich in Längsrichtung erstreckenden Metallteil 64, an dem vier Metallspeichen 66 montiert sind. Der ringförmige, sich in Längsrichtung erstreckende Metallteil 64 dient dazu, das axiale Hochfrequenzfeld über dem Spalt jedes Hohlraumes der Struktur 34 aus gekoppelten Hohlräumen zu fokussieren oder zu konzentrieren. Die Speichen 66 sind 90° gegeneinander versetzt und an die äußere leitende Wand 36 angelötet. Das magnetische Hochfrequenzfeld in jedem Hohlraum des Auskopplungsteils 34 kann durch Öffnungen 68 zwischen den Speichen 66 in den benachbarten Hohlraum gekoppelt werden.Fi g. Figure 2 A illustrates one type of cavity end wall 62 that is used for the apertured Metal washers 38, 40 and 42 can be used. The cavity end wall 62 is reminiscent of a Spoked wheel and consists of an annular metal part 64 extending in the longitudinal direction the four metal spokes 66 are mounted. The annular, longitudinally extending metal part 64 serves to the axial high frequency field across the gap of each cavity of the structure 34 from coupled Focus or concentrate cavities. The spokes 66 are 90 ° to each other offset and soldered to the outer conductive wall 36. The high frequency magnetic field in everyone Cavity of the coupling-out part 34 can through openings 68 between the spokes 66 in the adjacent Be coupled cavity.

Fig. 2B zeigt einen anderen Typ eines Auskopplungsteils aus gekoppelten Hohlräumen mit einer mit Öffnungen versehenen Metallscheibe 70, die an Stelle der Metallscheiben 48, 50 und 52 des Auskopplungsteils 34 verwendet werden kann. Die mit Öffnungen versehene Metallscheibe 70 gemäß Fig. 2B enthält einen ringförmigen, sich in Längsrichtung erstreckenden Metallteil 72 und eine mit Öffnungen versehene Metallscheibe 74, die wenigstens einen Schlitz aufweist, vorzugsweise aber zwei im wesentlichen nierenförmige Schlitze 76 und 78, die vorzugsweise dicht am Umfang der Metallscheibe 74 angeordnet sind, damit sie die magnetischen Felder leichter von einem Hohlraum zum benachbarten Hohlraum der Struktur 34 koppeln können. Die unterbrochenen Linien in Fig. 2B veranschaulichen im wesentlichen nierenförmige Schlitze in den anderen mit Öffnungen versehenen Metallscheiben, die hinter der in der Darstellung sichtbaren Scheibe verborgen sind.Fig. 2B shows another type of coupling-out part of coupled cavities with an apertured metal disc 70 in place the metal disks 48, 50 and 52 of the coupling-out part 34 can be used. The ones with openings provided metal disc 70 according to FIG. 2B includes an annular, longitudinally extending Metal part 72 and an apertured metal disc 74 having at least one slot, but preferably two substantially kidney-shaped slots 76 and 78, which are preferably tight are arranged on the circumference of the metal disc 74, so that they the magnetic fields more easily from a Can couple cavity to the adjacent cavity of the structure 34. The broken lines in Figures 2B illustrate substantially kidney-shaped Slots in the other apertured metal disks behind the one in the illustration visible disc are hidden.

In F i g. 3 ist ein anderer Auskopplungsteil 34 dargestellt, bei dem nur zwei mit Öffnungen versehene Metallscheiben 80 und 82 quer über die rohrförmige, elektrisch leitende Wand 36 montiert sind, so daß drei Hohlräume gebildet werden. Bei dieser Ausführungsform ist der Ausgangshohlraum 58 mit dem End-Hohlraum des Auskopplungsteils 34 verbunden, der dem Kollektor am nächsten liegt.In Fig. 3 shows another coupling-out part 34 in which only two are provided with openings Metal disks 80 and 82 are mounted across the tubular, electrically conductive wall 36 so that three cavities are formed. In this embodiment, the output cavity 58 is with the Connected end cavity of the decoupling part 34, which is closest to the collector.

In Fig. 3A ist die Metallscheibe82 mit drei im wesentlichen nierenförmigen Schlitzen 84 dargestellt, die in der Metallscheibe so angeordnet sind, daß sie einen ringförmigen, sich in Längsrichtung erstreckenden Metallteil 86 umfassen. Das elektrische Hochfrequenzfeld zwischen den mit Öffnungen versehenen Metallscheiben 80 und 82 kann im wesentlichen längs der Achse durch die Mittellöcher der mit Öffnungen versehenen Metallscheiben 80 und 82 konzentriert werden, wo der Elektronenstrahl hindurchläuft, so daß eine gute Wechselwirkung zwischen dem Elektronenstrahl und dem elektrischen Hochfrequenzfeld über dem Wechselwirkungsspalt des Zwischenhohlraums aufrechterhalten werden kann. Der sich verjüngende Teil des sich in Längsrichtung erstrekkenden ringförmigen Metallelements 86 liefert sogar noch eine bessere Fokussieranordnung mit elektrischem Feld. In gleicher Weise werden die elektrischen Hochfrequenzfelder über den Wechselwirkungs-In Fig. 3A, the metal disk 82 is three im substantially kidney-shaped slots 84 are shown which are arranged in the metal disc so that they an annular, longitudinally extending metal portion 86. The high frequency electric field between the apertured metal disks 80 and 82 can substantially concentrated along the axis through the center holes of the apertured metal disks 80 and 82 where the electron beam passes so that good interaction between the Electron beam and the high frequency electric field can be maintained across the interaction gap of the intermediate cavity. Which tapering portion of the longitudinally extending annular metal element 86 even provides an even better electric field focusing arrangement. In the same way the electrical High-frequency fields over the interaction

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spalten der Endhohlräume auch im Bereich des Was den Betrieb beim Modus ω_ρ bei der unterencleavage of the end cavities also in the area of what the operation in the mode ω _ρ at the lower

Elektronenstrahls zur besseren Wechselwirkung kon- Grenzfrequenz N₁, JV₃ ... usw. der elektronischen zentriert. Wechselwirkung des zusammengesetzten HohlraumsCentered electron beam for better interaction con- cutoff frequency N ₁ , JV ₃ ... etc. of the electronic. Interaction of the composite cavity

In F i g. 4 ist ein «-/^-Diagramm dargestellt, das betrifft, so entspricht dieser Modus der Resonanz der die Beziehung zwischen der Resonanzfrequenz und 5 einzelnen Hohlräume nach Störung oder Belastung der Phasenverschiebung der gekoppelten Hohlräume durch die Kopplung zwischen den benachbarten zeigt, wobei der Fall der Fig. 1 und 2, nämlich vier Hohlräumen. Wenn alle Hohlräume gleiche Abmeszu einem verlängerten Wechselwirkungsteil gekoppel- sungen hätten, würden ersichtlich die End-Hohlräume ter Hohlräume, betrachtet wird. Die Ordinate des des zusammengesetzten Hohlraums 34 nur die halbe Dispersionsdiagramms ist die Frequenz, und die io Anzahl Koppeleinrichtungen aufweisen, da nur eine Abszisse des Diagramms ist die Phasenverschiebung Endwand gekoppelt wird, während die dazwischenmal Periode P, wobei eine Periode der Abstand zwi- liegenden Hohlräume in beiden Endwänden Koppelschen der Mitte eines einem der gekoppelten Hohl- einrichtungen aufweisen. Demzufolge werden die räume zugeordneten Wechselwirkungsspaltes zur End-Hohlräume für den gestörten oder unteren Mitte des Wechselwirkungsspaltes ist, der einem be- 15 Grenzfrequenz-Resonanzmodus weniger gestört oder nachbarten gekoppelten Hohlraum zugeordnet ist. verstimmt als die Zwischenhohlräume. Die Reso-In Fig. 4 shows a diagram relating to, this mode corresponds to the resonance which shows the relationship between the resonance frequency and 5 individual cavities after disturbance or loading of the phase shift of the coupled cavities by the coupling between the neighboring ones, the case of Figs. 1 and 2, namely four cavities. If all cavities had the same dimensions coupled to an elongated interaction part, the end cavities would be seen, the cavities being considered. The ordinate of the composite cavity 34 only half the dispersion diagram is the frequency, and the io number of coupling devices, since only one abscissa of the diagram is the phase shift end wall is coupled, while the intervening period P, one period being the distance between the intervening cavities have in both end walls coupling the center of one of the coupled hollow devices. As a result, the interaction gap assigned to the spaces becomes the end cavities for the disturbed or lower center of the interaction gap which is assigned to a cut-off frequency resonance mode less disturbed or is assigned to an adjacent coupled cavity. out of tune than the interstitial spaces. The Reso-

Der verlängerte Wechselwirkungsteil 34 aus ge- nanzfrequenz würde co_e auf dem <w-/?-Diagramm der koppelten Hohlräumen hat eine Dispersionskurve 200 Fig. 4 entsprechen, während die Zwischenhohlgemäß Fig. 4, die ähnlich der ist einer ähnlichen räume bei co_p in Resonanz kommen. Wenn also in Verzögerungsleitung aus gekoppelten Hohlräumen, 20 ungeradzahligen π-Modi (N₁, N₃, N₅ ... usw.) genur daß durch das Vorhandensein der reflektieren- arbeitet wird, sind die End-Hohlräume gegen die den Endwände 35 des zusammengesetzten Hohl- Frequenz der Zwischenhohlräume verstimmt, so daß raums die Dispersionskurve diskontinuierlich ist. sich schwächere elektrische Hochfrequenzfelder er-Genauer gesagt, die Kurve 200 hat diskrete Arbeits- geben, wie durch die unterbrochenen Linien in punkte, die durch die vertikalen Linien angedeutet 25 F i g. 5 angedeutet ist. Das ist unerwünscht, weil die sind, entsprechend Frequenzen, die es ermöglichen, Energieverteilung des zusammengesetzten Hohlraums daß eine ganzzahlige Anzahl von Phasenverschiebun- nicht gleichförmig ist und darüber hinaus eine kleigen um eine halbe Wellenlänge längs der Leitung nere als die optimale Wechselwirkungs-Impedanz für zwischen den reflektierenden Wänden 35 auftritt. eine gegebene Anzahl von Zellen erreicht wird, und Wenn also eine Anzahl η gekoppelter Hohlräume 30 zwar wegen der schwächeren Felder in den Endvorhanden ist, ergibt sich eine Anzahl η von Reso- Hohlräumen.The extended interaction part 34 from the frequency would correspond to co _e on the <w - /? - diagram of the coupled cavities has a dispersion curve 200 in FIG. 4, while the intermediate cavity according to FIG. 4, which is similar to a similar space at co _p in Response. So if in delay line of coupled cavities, 20 odd-numbered π-modes (N ₁ , N ₃ , N ₅ ... etc.) only work due to the presence of the reflect, the end cavities are against the end walls 35 of the composite hollow frequency of the intermediate cavities detuned, so that the dispersion curve is discontinuous in space. weaker electrical high-frequency fields er - to be more precise, the curve 200 has discrete working parameters, as indicated by the broken lines in points indicated by the vertical lines. 5 is indicated. This is undesirable because they are, correspondingly, frequencies which allow the energy distribution of the composite cavity that an integer number of phase shifts is non-uniform and, moreover, one half a wavelength along the line less than the optimal interaction impedance for between the reflective walls 35 occurs. a given number of cells is reached, and so if a number η of coupled cavities 30 are present in the end because of the weaker fields, a number η of Reso cavities results.

nanzmodi pro Raumharmonischer der Leitung. Die End-Hohlräume der verlängerten Wechsel-nance modes per room harmonic of the line. The end cavities of the extended alternating

Diese Resonanzmodi sind in F i g. 4 mit JV, JV-I, JV-2, wirkungs-Sektion 34 gemäß F i g. 1 sind deshalb so JV-3 usw. bezeichnet worden. bemessen, daß ihre Resonanzfrequenz co_e (Punkt 202These modes of resonance are shown in FIG. 4 with JV, JV-I, JV-2, effect section 34 according to FIG. 1 are therefore called JV-3 etc. dimensioned that their resonance frequency co _e (point 202

Die geradzahligen oberen Grenzmodi JV₂, JV₄ ... 35 in Fig. 4) im ungekoppelten Zustand im wesentusw., entsprechend 0, 2 π, 4 π ... usw. Phasenver- liehen gleich dem Mittelwert zwischen den Resonanzschiebungen pro Periode, haben elektrische Reso- frequenzen entsprechend dem O-Modus (Punkt 201) nanzfelder gleicher Amplitude und gleicher Phase, und dem π-Modus (Punkt 203) der vollständigen d. h. das elektrische Feld zeigt in allen gekoppelten Strecke 34 aus gekoppelten Hohlräumen ist. Die Hohlräumen in die gleiche Richtung (periodischen 40 inneren Hohlräume des verlängerten Wechsel-Elementen des zusammengesetzten Resonators). Der Wirkungsteils gemäß Fig. 1 sind so bemessen, daß JV₂- oder 2?r-Modus wurde in der bekannten Lauf- sie im ungekoppelten Zustand eine Resonanzzeitröhre verwendet. Dieser wurde so eingestellt, daß frequenz oj_o (Punkt 201 der F i g. 4) haben, der dem er nahezu synchron mit der Strahlgeschwindigkeit V₁ 2yi-Modus der elektronischen Wechselwirkung des Elektronenstrahls in Wechselwirkung trat. Es 45 (Punkt 201) der vollständigen Struktur 34 aus gezeigte sich, daß dieser zweite raumharmonische Be- koppelten Hohlräumen entspricht. Wenn die Hohltriebsmodus eine kleinere Wechselwirkungs-Impe- räume, die den verlängerten Wechselwirkungsteil 34 danz hat als der raumharmonische π-Modus JV₁ der bilden, so bemessen werden, können alle Hohlräume Grundwelle niederer Ordnung. der vollständigen Sektion 34 aus gekoppelten Hohl-The even-numbered upper limit modes JV ₂ , JV ₄ ... 35 in Fig. 4) in the uncoupled state essentially etc., corresponding to 0, 2 π, 4 π ... etc. phase-lent equal to the mean value between the resonance shifts per period, have electrical resonance frequencies corresponding to the O-mode (point 201) nanzfelder of the same amplitude and phase, and the π-mode (point 203) which is complete ie the electrical field shows in all coupled path 34 from coupled cavities. The cavities in the same direction (periodic 40 internal cavities of the elongated alternating elements of the composite resonator). The active part according to FIG. 1 are dimensioned in such a way that JV ₂ - or 2? R mode was used in the known running - they used a resonance time tube in the uncoupled state. This was set so that frequency oj _o (point 201 of FIG. 4), which it interacted almost synchronously with the beam speed V ₁ 2yi mode of the electronic interaction of the electron beam. It was shown 45 (point 201) of the complete structure 34 from FIG. 1 that this corresponds to the second space-harmonic coupled cavities. If the hollow drive mode has a smaller interaction impedance, which has the elongated interaction part 34, than the space-harmonic π-mode JV _{1 of} the form, then all cavities can fundamental wave of lower order. of the complete section 34 made of coupled hollow

Ein Betrieb UnMOdUsJV₁ mit einer höheren Strahl- 50 räumen eine gestörte Resonanzfrequenz ω,, entspregeschwindigkeit F₂ ergibt eine stärkere elektronische chend Punkt 203 haben. Die Hochfrequenzfelder Wechselwirkung, so daß sich besserer Wirkungsgrad haben dann in jedem der Hohlräume gleiche Ampli- und bessere Bandbreite der Röhre ergeben. Allge- tude, so daß sich eine gleichförmige Energieverteimein gesprochen, je höher die Ordnung der Raum- lung und ein höherer Wirkungsgrad und eine bessere harmonischen ist, um so geringer ist die elektronische 55 Bandbreite ergeben.An operation UnMOdUsJV ₁ with a higher beam space 50 a disturbed resonance frequency ω ,, corresponding speed F ₂ results in a stronger electronic corresponding point 203 have. The high-frequency fields interact, so that better efficiency then results in the same amplitude and better bandwidth of the tube in each of the cavities. This is common practice, so that, speaking, the energy consumption is uniform, the higher the order of the room and the higher the efficiency and the better the harmonic, the lower the electronic bandwidth.

Wechselwirkung. Deshalb ist ein Betrieb in der Wenn die verlängerte Wechselwirkungs-Sektion 34Interaction. Therefore, an operation in the Wenn is the extended interaction section 34

Raumhannonischen niedrigster Ordnung vorzuziehen, aus vier gekoppelten Hohlräumen gemäß Fig. 1 im die sich mit der Leistungsbelastbarkeit der Leitung ungeradzahligen π-Modus arbeitet, ist das elektrische verträgt. Hochfrequenzfeld über jeden WechselwirkungsspaltThe lowest order space Hannonian is preferable, consisting of four coupled cavities according to FIG. 1 in the which works with the power rating of the line odd-numbered π-mode is the electrical one tolerates. RF field across each interaction gap

Falls eine niedrigere Strahlspannung, beispiels- 60 44, 48, 50 und 52 von gleicher Größe, jedoch entweise F₃ oder niedriger, erwünscht ist, kann es er- gegengesetzt zum elektrischen Hochfrequenzfeld im forderlich sein, im ModusJV₃, d.h. im 3sr-Modus, benachbarten Spalt gerichtet, wie das in Fig. 5 oder sogar in Modi höherer Ordnung, beispielsweise durch die durchgezogene Kurve veranschaulicht ist, Απ, 5π usw., zu arbeiten, aber ein solcher Betrieb die das elektrische Hochfrequenzfeld über jedem in Raumharmonischen höherer Ordnung führt zu ver- 65 Wechselwirkungsspalt für den Fall darstellt, daß die ringertem Wirkungsgrad und/oder kleinerer Band- verlängerte Wechselwirkungs-Sektion 34 im ungeradbreite, verglichen mit dem raumharmonischen Grenz- zahligen π-Modus arbeitet. Das heißt, die Phasen-Resonanzmodus JV₁ der Grundschwingung. verschiebung zwischen jedem Spalt ist π rad.If a lower beam voltage, for example 60 44, 48, 50 and 52 of the same size, but either F ₃ or lower, is desired, it can be required in contrast to the high-frequency electrical field in mode JV ₃ , ie in 3sr mode 5 or even in higher order modes, e.g. illustrated by the solid curve, Απ, 5π , etc., but such an operation that the high frequency electric field over each is in higher order space harmonics to reduced interaction gap for the case that the reduced efficiency and / or smaller band-lengthened interaction section 34 operates in the odd-width, compared with the space-harmonic limit number π-mode. That is, the phase resonance mode JV _{1 of} the fundamental oscillation. displacement between each gap is π rad.

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Bei einem Wechselwirkungsteil 34 aus drei gekop- teile ergibt sich durch das Produkt aus der Band-In the case of an interaction part 34 made up of three coupled parts, the product of the belt

pelten Hohlräumen gemäß Fig. 3 haben die äuße- breite mit dem Wirkungsgrad. Da verlängertePelt cavities according to FIG. 3 have the outer width with the efficiency. Da extended

ren Hohlräume im ungekoppelten Zustand eine Wechselwirkungs-Ausgangshohlräume höhere Wir-ren cavities in the uncoupled state an interaction output cavities higher efficiency

Resonanzfrequenz co_e (Punkt 202 in Fig. 4) und der kungsgrade und größere Bandbreiten haben, ergebenResonance frequency co _e (point 202 in Fig. 4) and the degree of efficiency and larger bandwidths have resulted

innere Hohlraum eine Resonanzfrequenz ω₀ im un- 5 sich auch höhere Bewertungsziffern. Eine Bewer-inner cavity has a resonance frequency ω ₀ in the un- 5 also higher evaluation numbers. An application

gekoppelten Zustand entsprechend dem O- oder tungsziffer für Klystron-Einkopplungsteile ist dascoupled state according to the O- or tung numeral for klystron is the Einkopplungsteile

2,-i-Modus (Punkt 201 in Fig. 4). Dann kann der Produkt aus Verstärkung und Bandbreite. Wenn auch2, -i mode (point 201 in Fig. 4). Then the product of gain and bandwidth. If also

ganze verlängerte Wechselwirkungsteil aus drei ge- durch verlängerte Wechselwirkungsteile als Einkopp-whole extended interaction part of three through extended interaction parts as coupling

koppelten Hohlräumen im ungeradzahligen Modus lungsteil die Verstärkung eines Klystrons nicht un-coupled cavities in the odd-numbered mode, the amplification of a klystron is not un-

arbeiten, wie in Verbindung mit Fig. 1 erläutert ist. io bedingt erhöht wird, so wird doch die Bandbreitework as explained in connection with FIG. io is conditionally increased, so the bandwidth

Es ist zu erwähnen, daß sich eine Anzahl Mittel- erhöht, so daß auch die Bewertungsziffer für dieseIt should be mentioned that a number of means increases, so that the evaluation number for these

band-Resonanzmodi für jede Raumharmonische der Teile verbessert wird.band resonance modes for each space harmonic of the parts is improved.

Leitung ergibt, d. h. (AT₁-I), (AT₁-2) ... usw. und In Fig. 7 sind für gleiche Teile die gleichen Be-(ATg-I), (N₂-2) ... usw. vorhanden sind. Es ist zugszeichen verwendet worden wie in Fig. 1, und möglich, in diesen Modi zu arbeiten. Diese Modi 15 es ist dort ein anderes Klystron dargestellt, das einen sind jedoch durch eine Nullstelle in den elektrischen verlängerten Wechselwirkungs-Auskopplungsteil 34 Hochfrequenzfeldern in wenigstens einem der Hohl- aufweist, der im ungeradzahligen π-Modus betrieben räume gekennzeichnet, und es ergibt sich dadurch wird und der drei mit Öffnungen versehene Metalleine ungleichförmige Energieverteilung mit geringe- scheiben 88, 90 und 92 aufweist, die quer über die rem Wirkungsgrad und kleinerer Bandbreite, wenn 20 ringförmige leitende Wand 36 des Hohlraums 34 allein in einem dieser Modi gearbeitet wird. Wenn montiert sind. Der Ausgangshohlleiter 58 führt vom es also irgend möglich ist, was durch die Strahl- Zwischenhohlraum, der zwischen der mit Öffnungen spannung und die Leistungskapazität der Strecke 34 versehenen Scheibe 90 und der mit Öffnungen verdiktiert wird, sollte in dem Bandkanten-Resonanz- sehenen Scheibe 92 angeordnet ist, weg. In F i g. 8 modus niedrigster Ordnung gearbeitet werden. 25 ist ein Schnitt längs der Linie 8-8 in F i g. 7 dar-Line results, ie (AT ₁ -I), (AT ₁ -2) ... etc. and In Fig. 7 the same values (ATg-I), (N ₂ -2) ... etc. are present. It has been used as in Fig. 1, and it is possible to operate in these modes. These modes 15 there is another klystron shown there, but one is characterized by a zero point in the electrical extended interaction decoupling part 34 having high-frequency fields in at least one of the hollow spaces, which are operated in the odd-numbered π-mode, and it results from this and of three foraminous metals has a non-uniform energy distribution with disks 88, 90 and 92 across the rem efficiency and smaller bandwidth when the annular conductive wall 36 of cavity 34 is operated in either of these modes alone. When are mounted. The output waveguide 58 leads from it so it is at least possible what should be seen in the band-edge resonance disc 92 by the intermediate beam cavity that is dictated between the voltage and power capacity of the segment 34 provided with openings and the disk 90 with openings is arranged away. In Fig. 8 lowest order mode can be worked. Figure 25 is a section taken along line 8-8 in Figure 25. 7 dar-

Fig. 6 zeigt einige der elektrischen Charakteristi- gestellt, zur Veranschaulichung der mit Öffnungen ken, die in einem verlängerten Wechselwirkungsteil versehenen Metallscheibe 92, die zwei Schlitze 94 34 gemäß Fig. 1 vorhanden sind. Wie aus Fig. 5 und 96 enthält, die im wesentlichen einander gegenersichtlich ist, haben die axialen elektrischen Hoch- über und praktisch am Umfang der Scheibe 92 angefrequenzfelder über den Wechselwirkungsspalten in 30 ordnet sind. Es ist zu erwähnen, daß die Metallden Endhohlräumen entgegengesetztes Vorzeichen, scheibe 92 absolut flach ist und keine Vorsprünge aber gleiche Größe wie die axialen elektrischen oder Flansche aufweist, die sich in Richtung des Hochfrequenzfelder über den Wechselwirkungs- Elektronenstrahls erstrecken. Die mit Öffnungen verspalten benachbarter Hohlräume, und zusätzlich sind sehenen Metallscheiben 90 und 88 weisen ebenfalls die Verhältnisse RfQ für jeden Hohlraum gleich. 35 zwei Schlitze auf, diese sind jedoch gegen die SchlitzeFIG. 6 shows some of the electrical characteristics, to illustrate the openings in the metal disk 92 provided in an elongated interaction part, the two slots 94 34 according to FIG. 1. As shown in FIGS. 5 and 96, which are essentially opposite one another, the axial electrical high frequency fields above and practically on the circumference of the disk 92 are arranged above the interaction gaps in 30. It should be noted that the metal of the opposite sign to the end cavities, washer 92 is absolutely flat and has no protrusions but the same size as the axial electrical or flanges extending in the direction of the high frequency field across the interacting electron beam. The adjacent cavities split with openings, and in addition the metal disks 90 and 88 which are seen also have the ratios RfQ the same for each cavity. 35 two slots, but these are against the slots

Verlängerte Wechselwirkungsteile, wie sie oben in der Scheibe 92 jeweils um 90° verdreht. Zusätzbeschrieben worden sind, haben als Auskopplungs- lieh sind die Schlitze in Scheibe 90 gegenüber den teile einen Wirkungsgrad von über 60%, d.h., sie Schlitzen in Scheibe 88 um 90° verdreht,
ziehen mehr als 60 °/o der Elektronenstrahlleistung Es sind zwar spezielle Beispiele von induktiv und heraus. Auch die Bandbreite solcher verlängerter 40 kapazitiv gekoppelten periodischen Elementen (HohJ-Wechselwirkungsteile ist um einen Faktor von 2 bis 5 räumen) veranschaulicht und beschrieben worden, größer als in bekannten Röhren. Ersichtlich kann es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß andere Arten also die Gesamt-Bandbreite eines Klystrons um einen von Resonanzsektionen periodischer Verzögerungs-Faktor von 2 bis 5 vergrößert werden, wenn die Ein- leitungen mit hoher Wärmekapazität zweckmäßigerkopplungs- und Auskopplungsteile als verlängerte 45 weise erfindungsgemäß verwendet werden können. Wechselwirkungsteile ausgebildet werden. Weiterhin Beispielsweise kann der verlängerte Wechselwirkungsverringert die Verwendung eines verlängerten teil 34 auch eine Anzahl von Hohlräumen enthalten, Wechselwirkungsteils als Auskopplungsteil erheblich die negativ gegenseitig induktiv gekoppelt sind, um die im Ausgangshohlraum durch zirkulierende Hoch- eine Grundschwingungs-Vorwärtswellen-Leitung zu frequenzströme abzuführende Leistung, wenn von so bilden. Auch eine kurzgeschlossene Strecke aus mit gleichen Ausgangsleistungen ausgegangen wird. langen Schlitzen gekoppelten Hohlräumen kann alsLengthened interaction parts, as rotated by 90 ° above in the disk 92. Have also been described, have as a decoupling borrowed the slots in disc 90 compared to the parts have an efficiency of over 60%, that is, the slots in disc 88 rotated by 90 °,
draw more than 60% of the electron beam power. Although there are specific examples of inductive and drawn out. Also the bandwidth of such elongated 40 capacitively coupled periodic elements (HohJ interaction parts has been illustrated and described by a factor of 2 to 5) is greater than in known tubes. It can be clearly seen, however, that other types, i.e. the total bandwidth of a klystron, are increased by a delay factor of 2 to 5, which is periodic from resonance sections, if the inputs with high heat capacity are expediently coupled and uncoupled as extended according to the invention can be used. Interaction parts are formed. Furthermore, for example, the extended interaction reduced the use of an extended part 34 can also contain a number of cavities, interaction part as a decoupling part considerably which are negatively mutually inductively coupled in order to dissipate the power to be dissipated in the output cavity by circulating high-frequency forward wave conduction, if of so make up. A short-circuited route is also assumed to have the same output power. long slots coupled cavities can be called

Eine Bewertungsziffer für Klystron-Auskopplungs- verlängerter Wechselwirkungsteil verwendet werden.A rating number for klystron outcoupling extended interaction part can be used.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

1 2 A resonance slot mode can therefore be excited by the bundled beam so that the slots store energy in this mode, so that a disturbing vibration is generated which represents the conduction.

1. Time-of-flight tube with linear electron beam, 5 beyond possibly overheating and that

in particular klystron, consisting of an efficiency of the tube in the desired operating

Electron gun, an elec- tronic mode is reduced.

Therefore, according to the invention, the known interaction path to the tidal tube, which is arranged between them, is modified in such a way that η is an odd speed modulation of the electron beam io an integer. This results in a greater friend for decoupling the HF energy from the electrode spacing of the operating mode from the interfering electron beam, which contains at least one line resonance slot mode, so that it contains an unlikely resonance circuit in which it is certain that this is excited. In addition, waves form and the number of 15 arranged one behind the other with a greater frequency spacing is also possible with a greater frequency spacing, the excitation of the slot mode consists of discriminatory cavity resonators that kidney via gaps, for example by the fact that these are selectively coupled to the electron beam and so burdened.

If the value of η according to a preferred adjacent column has a phase shift selected from embodiment of the invention equal to 1, essentially ηπ (lengthened 20, ie the tube in the fundamental oscillation mode interaction part), is operated markedly , there is a higher alternating net that η is an odd whole number. effective impedance als'with higher values of η

2. Tube according to claim 1, characterized in that it has a higher efficiency and a greater degree that η = 1. wider bandwidth.

3. Tube according to claim 1 or 2, characterized in that the two cavity resonators at the ends indicates that the cavity resonators of the line resonance circuit are only connected to one are dimensioned that they settle in the loaded state side with the inductance of the coupling slots Have resonance frequencies, so that all of them have the same dimensions

4. Time-of-flight tube according to one of claims 1 cavities detuning of the two end cavities 3, characterized in that the cavity resonators are dimensioned in relation to the remaining cavity resonators so that the resonators result. The RF fields in this final ratio RIQ for all cavity resonators in the cavity resonators are then weaker than the essentially equal, with R being the resonance fields in the other cavities, so that there is resistance and Q is the quality of the cavity resonance - uneven power distribution over the Leitoren . 35 results in a resonance circle. To this disadvantage too

5. Tube according to any one of claims 1 to 4, avoid being made according to a specific further thereby characterized in that the extended formation of the invention the cavity resonators so Interaction part the decoupling part of the dimensioned that they are the same in the loaded state Forms interaction path. Have resonance frequencies.

40 The even power distribution can be further improved if the cavity resonators are dimensioned in such a way that the ratio RfQ for

all cavity resonators is essentially the same,

where R is the resonance resistance and Q is the quality 45 of the cavity resonators.

Preferably, the extended exchange

It is a time-of-flight tube with a linear electron action part according to the invention, the outcoupling beam, in particular klystron, consisting of part of the interaction path. Electron beam generating system, an electric The invention is explained in more detail with reference to the drawing

inner beam catcher and one between these will be explained 50; it shows

arranged interaction path to speed Fig. 1 a klystron, in which the decoupling

modulation of the electron beam and for part of the interaction path is cut, coupling of the HF energies from the electron beam, FIG. 2A shows a section along the line 2-2 in

contains at least one line resonance circuit, in Fig. 1,

which standing waves are formed and FIG. 2B shows a section corresponding to FIG. 2A from a number one behind the other in the axial direction by another type of delay line, arranged cavity resonators, which via F i g. 3 a section through another embodiment

Columns are coupled to the electron beam and the shape of a coupling part, are dimensioned so that the electric RF fields Fig. 3A is a section along the line 3 A-3 A in

adjacent column a phase shift of 60 F i g. 3,

essential η π (extended alternating Fig. 4 a <u / J diagram for illustration

active part), known (U.S. Patent 3192430). the relationship between the resonance frequency and In this known time-of-flight tube, η was one of the phase shifts,

even integer. The for coupling of Fig. 5 graphically the size and direction of the

Cavity resonators have coupling slots 65 across the gap in each cavity In such a tube a pass band space of the line of FIG. 1 with compensated with a lower cutoff frequency slightly above the end cavities compared to the size of the electric 2? i mode of the coupled cavity resonators. see the field above the gap in each cavity