Einrichtung zum Erzeugen von Nochfrequenzschwingungen mittels einer Elektronenröhre. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erzeugen von Ilochfrequenzsehwino-un- gen mittels Elektronenröhren, deren Anode aus zwei oder mehr Teilen besteht und die Kathode symmetrisch umschliesst. Längsdes Glühfadens ist ein magnetisches Feld wirk sam.
Die Erfindung gibt eine neue Betriebs weise und -die hierzu erforderliche Ausbil dung solcher Einrichtungen an.
Fig. 1 ist eine teilweise perspektivische, teilweise geschnittene, schematische Ansicht eines Beispiels der Erfindung; Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 3, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2. In beiden Schnittansichten sind noch Verbesserungen der Einrichtung nach Fig. 1 dargestellt.
Fig.4, in grösserem Massstube als Fig. 1 bis 3 gezeichnet, zeigt einen Schnitt durch einen der Leiter des Schwingungskreises,der Einrichtung. Die Elektronenröhre 1 hat ,eine Anode, die aus zwei Zylinderteilen 2 besteht. Ihre Kathode ist ein Glühfaden 3, der in der Achse des Zylinders 2,
2 liegt. Eine @Strom- quelle 4 dient zum Heizendes Glühfadens 3. Das Magnetfeld, das längs des Glühfadens wirkt, ist das eines Elektromagnetes 5. In Reihe mit der Stromquelle 6 des Magnetes 5 ist ein regelbarer Widerstand 7 angeordnet. An den Anodenteilen 2 ist je ein Blech 8 befestigt. Die Bleche 8 sind durch eine ver schiebbare Brücke 9 miteinander verbunden. Die Anordnung 8, 9 ist der als Lechersystem bekannte Schwingungskreis der Röhre 1.
Die Anodenspannung wird von einer Stromquelle 10 geliefert, die in der dargestellten Weise mit .der Mitte der Brücke 9 und über einen regenbaren Widerstand 11 mit dem Glüh faden 3 verbunden ist.
Röhre 1 und Lechersystem 8, 9 können, wie Fig. 2 und 3 zeigen, in einem Gehäuse 12 enthalten sein. Das Gehäuse 12 kann Off nun.gen 13 haben, die einander gegenüber- liegen, damit in der durch Pfeile angedeute ten Weise mittels eines Ventilators 14 Luft durch das Gehäuse hindurchbewegt werden kann, um die Bleche @$ zu kühlen.
Diese kön nen mit Kühlrippen 15 versehen sein und gemäss Fig.4 aus einem gern 1-6 und Be lägen 17 sehr .gut ,leitenden Materials be stehen.
Die im vorstehenden beschriebene Ausbil dung dient dazu, den Schwingungskreis, den das Lechersystem bildet, zu entdämpfen, und zwar zu einem Zweck, der im folgenden er- läutert ist.
Die Frequenz von Schwingungen, die mit Vorrichtungen der ,geschilderten Art erzeugt werden, ist im wesentlichen durch die Eigen frequenz des Abstimmsystems und in .gerin gerem Masse durch die Anodenspannung, ,den Radius des Anodenzylinders und die Magnet feldstärke bestimmt. Die maximale Energie dieser Schwingungen tritt bei gegebener Anodenspannung bei einer kritischen Magnet feldstärke auf, die .durch die Formel:
EMI0002.0025
definiert ist, in der H die Magnetfeldstärke in Gauss einzusetzen,
EMI0002.0027
das Verhältnis von Ladung zur Masse eines Elektrons, Va, die Anodenspannung und ra, den Radius des Anodenzylinders ist.
Sowohl unterhalb, als auch .oberhalb die ser kritischen Feldstärke können ,Schwingun- gen, jedoch. von geringerer Energie, auftreten.
Ausser der durch den Schwingkreis be stimmten Frequenz existiert in der Einrich tung noch eine zweite Frequenz, nämlich die Kreiselfrequenz der im Entladunb naum um laufenden Elektronen. Diese Kreiselfrequenz hängt im wesentlichen nur von .der Magnet feldstärke ab nach der Formel
EMI0002.0045
wo<I>H</I> in Gauss einzusetzen und<I>f</I> die Kreisel frequenz ist.
Die Elektronen im Entladungsraum krei- sen aleo mit einer Frequenz, die unabhängig von der erzeugten Schwingkreiafrequenz ist. Wenn im Schwingkreis zum Beispiel eine Wellenlänge von 10 m (.entsprechend einer Frequenz von 3 - 104 KHz) erzeugt wind,
sind zur Erreichung hoher Schwingung@senergie etwa 100 Gauss notwendig. Die Kreisel frequenz ist bei dieser Feldstärke 3 - 105 KHz. Die Kreiselfrequenz ist eine andere als. die im Schwingkreis erzeugte Frequenz, sie ist grösser als diese.
Macht man die magnetische Feldstärke geringer, als sie nach Fo@rme:l (I) sein sollte, so dass sich die Kreiselfrequenz der erzeugten, durch den Schwi bo-ungskreis der Röhre bestimmten Frequenz nähert, so setzen die Schwingungen aus, nachdem sie schnell an Energieabgenommen haben.
Es ist auf keine Weise möglich, 'Schwingungen in einem Bereich zu erzeugen, in welchem die Kreiselfrequenz und die im Schwingkreis zu erzeugende Frequenz ganz oder nahezu übereinstimmen.
Die Übereinstimmung von Kreiselfrequenz und Schwingkreisfrequenz ist vorhanden, wenn
EMI0002.0081
wo, H die Magnetfeldstärke in Gauss und 2# die .Schwingkreiswellenlänge in; cm ist. Die durch (II) ,definierte Magnetfeldstärke isst eine zweite kritische Feldstärke.
Es ist nun gefunden würden., dass weit unterhalb des durch die Formel (II) defi- nierten kritischen Wertes der Magnetfeld- stärke, also (wie aus Formel (I) zuschliessen) bei verhältnismässig. niedriger Anodenspan- nung, wieder Schwingungen im Schwingkreis entstehen, die bisher unbekanntgewesen sind.
Diese 'Schwingungen haben eine höhere Fre quenz als die Kreiselfrequenz. iSie treten bei g o ewöhnlicher Ausbildung des ;Sohwingungs- kreises nicht auf, sondern nur dann, wenn .der Schwingungskreis in hohem Grade dämp- fungsfrei ist.
Dieser neue Schwingungsbereich bringt einen grossen Vorteil mit sich. Er :gestattet nämlich, die schon bei kleinen Wellen ausser- ordentlich hohen .Spannungen und Magnet feldstärken auf ein Mass zu verringern, wel ches unhandlich kleine Abmessungen solcher Vorrichtungen zu vermeiden erlaubt. Es kön nen zum Beispiel grössere Röhrendurchmesser dort verwendet werden, wo sonst nur äusserst kleine Durchmesser verwendbar sind.
Es ergibt sich also ,die neue Erkenntnis, dass die zweite kritische Magnetfeldstärke nicht die untere Grenze der Feldstärken ist, bei denen noch Schwingungen im Schwing- kreis auftreten, sondern dass diese nur eine Lücke .im Schwingungsbereichdefiniert. Bei geringeren Feldstärken entstehen wieder Schwingungen im Schwingkreis, und zwar mit einer höheren Frequenz, als die Kreisel frequenz es ist. Diese Schwingungen ent stehen jedoch nur bei ausserordentlich ge ringer Dämpfung des Schwingungskreises.
Damit der .Schwingungskreis, um diesen Bereich zu erschliessen, genügend dä-mpfungs- frei ist, sind in der vorstehend beschriebenen Weise die Bleche 9 statt der sonst üblichen Lecherdrähte an die Anodenzylinderteile 2 angeschlossen.
Dem E.ntdämpfen des Schwin- gungskreisesdient ferner die Massnahme"dass die Bleche gekühlt werden und hierdurch vermieden wird, dass bei Stromdurchgang ihre Temperatur steigt. Die Bleche können zum Beispiel unter,die Wirkung eines Luft stromes .gebracht werden, den der Ventila tor 14 in der beschriebenen Weise erzeugt. Die beschriebenen Rappen 115 der Bleche för dern dabei das Kühlen.
Statt des Ventilators 14 kann irgend eine andere Vorrichtung den kühlenden Luftstrom erzeugen. Das Kühlen wird auch .gefördert durch eine gewisse Dicke der Bleche, sowie durch ,die Beläge 17, die aus einem Metall sehr hoher elektrischer Leit fähigkeit, z. B. :Silber, bestehen. In diesem Falle ist zugleich die Wärmeleitfähigkeit sehr gross, so dass die Wärme schnell ab geführt wird. Schliesslich kann die Dämp fung verhindert werden durch Vermeiden un nötiger Strahlungen. Dies beschieht zum Beispiel durch das Gehäuse 12.
Die Anode .der Röhre 1 kann aus mehr als zwei Teilen 2 bestehen, z. B. aus vier Teilen. Die Bleche 8 können durch irgend welche andere Mittel als- die beschriebenen Vorrichtungen gekühlt werden.
Device for generating frequency oscillations by means of an electron tube. The invention relates to a device for generating pigeonhole frequency vision by means of electron tubes, the anode of which consists of two or more parts and symmetrically surrounds the cathode. A magnetic field is active along the filament.
The invention provides a new mode of operation and the training required for this purpose on such facilities.
Fig. 1 is a partially perspective, partially sectioned, schematic view of an example of the invention; FIG. 2 shows a section along the line 2-2 of FIG. 3, FIG. 3 shows a section along the line 3-3 of FIG. 2. Improvements of the device according to FIG. 1 are also shown in both sectional views.
FIG. 4, drawn on a larger scale than FIGS. 1 to 3, shows a section through one of the conductors of the oscillation circuit, the device. The electron tube 1 has an anode which consists of two cylinder parts 2. Its cathode is a filament 3, which is in the axis of the cylinder 2,
2 lies. A power source 4 is used to heat the filament 3. The magnetic field that acts along the filament is that of an electromagnet 5. A controllable resistor 7 is arranged in series with the power source 6 of the magnet 5. A sheet 8 is attached to each of the anode parts 2. The sheets 8 are connected to one another by a ver sliding bridge 9. The arrangement 8, 9 is the oscillation circuit of the tube 1, known as the Lechersystem.
The anode voltage is supplied by a power source 10, which is connected to the filament 3 in the manner shown with the middle of the bridge 9 and via a regenerable resistor 11.
As shown in FIGS. 2 and 3, the tube 1 and Lechersystem 8, 9 can be contained in a housing 12. The housing 12 can now have 13 opposite one another, so that air can be moved through the housing by means of a fan 14 in the manner indicated by arrows in order to cool the metal sheets.
These can be provided with cooling fins 15 and, according to FIG. 4, are made of a like 1-6 and Be 17 very good, conductive material.
The training described above serves to de-dampen the oscillation circuit that the Lecher system forms, for a purpose that is explained below.
The frequency of vibrations that are generated with devices of the type described is essentially determined by the natural frequency of the tuning system and in .gerin gerem mass by the anode voltage, the radius of the anode cylinder and the magnetic field strength. The maximum energy of these oscillations occurs at a given anode voltage at a critical magnetic field strength, which is determined by the formula:
EMI0002.0025
is defined, in which H the magnetic field strength is used in Gauss,
EMI0002.0027
is the ratio of charge to mass of an electron, Va, the anode voltage and ra, the radius of the anode cylinder.
Both below and above this critical field strength, vibrations can, however. of lesser energy.
In addition to the frequency determined by the resonant circuit, there is also a second frequency in the device, namely the gyroscopic frequency of the electrons circulating in the discharge space. This gyroscopic frequency depends essentially only on the magnetic field strength according to the formula
EMI0002.0045
where <I> H </I> is to be used in Gauss and <I> f </I> is the gyro frequency.
The electrons in the discharge space circle aleo with a frequency that is independent of the generated oscillating circle frequency. If, for example, a wavelength of 10 m (corresponding to a frequency of 3 - 104 KHz) is generated in the oscillating circuit,
100 Gauss are necessary to achieve high vibration energy. The gyro frequency at this field strength is 3 - 105 KHz. The gyro frequency is different than. the frequency generated in the resonant circuit, it is greater than this.
If the magnetic field strength is made less than it should be according to formula: l (I), so that the gyroscopic frequency approaches the generated frequency determined by the oscillation circle of the tube, the oscillations cease after they quickly have decreased in energy.
It is in no way possible to generate oscillations in a range in which the gyroscopic frequency and the frequency to be generated in the oscillating circuit coincide completely or almost completely.
The correspondence between the gyroscopic frequency and the oscillating frequency is present
EMI0002.0081
where, H is the magnetic field strength in Gauss and 2 # the oscillating circuit wavelength in; cm is. The magnetic field strength defined by (II) eats a second critical field strength.
It has now been found that far below the critical value of the magnetic field strength defined by formula (II), that is to say (as can be concluded from formula (I)) at relatively. low anode voltage, oscillations occur again in the oscillating circuit that were previously unknown.
These 'vibrations have a higher frequency than the gyro frequency. They do not occur with normal development of the oscillation circle, but only when the oscillation circle is to a high degree free from damping.
This new vibration range has a great advantage. It: allows the extraordinarily high voltages and magnetic field strengths, even with small waves, to be reduced to a level that allows the unwieldy small dimensions of such devices to be avoided. For example, larger tube diameters can be used where otherwise only extremely small diameters can be used.
The result is the new knowledge that the second critical magnetic field strength is not the lower limit of the field strengths at which oscillations still occur in the oscillating circuit, but that it only defines a gap in the oscillation range. At lower field strengths, oscillations arise again in the resonant circuit, at a higher frequency than the gyro frequency it is. However, these vibrations arise only with extremely low damping of the oscillatory circuit.
So that the oscillation circuit is sufficiently free from damping in order to open up this area, the metal sheets 9 are connected to the anode cylinder parts 2 instead of the otherwise usual Lecher wires.
The measure "that the metal sheets are cooled and thereby prevents their temperature from rising when the current passes through them serves to de-dampen the oscillation circuit. The metal sheets can, for example, be subjected to the effect of an air flow that the fan 14 generated in the manner described. The described racks 115 of the metal sheets promote cooling.
Instead of the fan 14, some other device can generate the cooling air flow. The cooling is also promoted by a certain thickness of the sheets, as well as by the pads 17, which are made of a metal very high electrical Leit ability, z. B.: Silver, consist. In this case, the thermal conductivity is also very high, so that the heat is quickly dissipated. Finally, the attenuation can be prevented by avoiding unnecessary radiation. This is done, for example, by the housing 12.
The anode .der tube 1 can consist of more than two parts 2, e.g. B. from four parts. The sheets 8 can be cooled by any other means than the devices described.