DE1907720B2 - Elektronenstrahlroehre mit einem gekuehlten kollektor - Google Patents

Description

Ein bei der bekannten Elektronenstrahlröhre mit

Die Erfindung betrifft eine Elektronenstrahlröhre stufenweise durch ein strömendes Kühlmittel gemit einem in mehreren voneinander getrennten Kühl- kühlten Kollektorelektroden auftretender Nachteil mittelsystemen durch ein strömendes Kühlmittel ge- 65 besteht darin, daß örtlich überhitzte Stellen an den kühlten hohlen Kollektor. Kollekto-elektroden in Bereichen zwischen den

Die Erfindung ist auf beliebige Elektronenstrahl- Kühlmittelaustrittsöffnungen einer Anordnung und röhren mit Kollektorelektroden anwendbar und den Kiih.mitteleintrittsöffnungen der nächstfolgenden

Anordnung auftreten können. Es ist leicht ein- sich für die Innenfläche des weiter entfernt liegenden zusehen, daß an der Wassereintrittsöffnung einer An- Abschnittes der Kollektorwandung ergibt. Ordnung von Kühlmittelführungen, wo das Wasser Ein wesentlicher Vorteil der Röhre nach der Ernoch nicht verdampft ist, die Geschwindigkeit des findung ist darin zu sehen, daß die Energiezufuhr zu Kühlmittelflusses relativ niedrig ist und die Kühlung 5 bestimmten Bereichen des Kollektors steuerbar ist somit relativ schwach bleibt. Da jedoch die Auf- und damit an die gerätetechnischen Bedingungen der heizung jedes Kollektorabschnitts von der Energie- Kühlanordnung leicht anpaßbar ist. zufuhr durch den Elektronenbeschuß zu diesem Ab- Die Erfindung ist nachfolgend im Zusammenhang schnitt abhängig ist und wenn — wie es bei der be- mit der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt die innere kannten stufenweise durch ein strömendes Kühlmittel io Formgebung einer bevorzugten Ausführungsform gekühlten Kollektorelektrodc der Fall ist — die In- einer Kollektorelektrode nach der Erfindung für eine tensität der Energiezufuhr zu dem Bereich in der Elektronenstrahlröhre. Die Röhre, die beispielsweise Nachbarschaft zwischen der Austrittsöffnung einer ein Hochleistungsklystron sein kann, kann mit Aus-Kühlstufe und der Eintrittsörfnung der nächsten nai-me der Kollektorelektrode als bekannt angesehen Kühlstufe mehr oder weniger die gleiche ist wie bei 15 werden, so daß hier lediglich die Kollektorelektrode anderen, besser gekühlten Abschnitten, so besteht die beschrieben ist. Neigung zur Entwicklung örtlich überhitzter Stellen. Die Zeichnung zeigt eine näherungsweise projektil-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die föimige hohle Kollektorelektrode, die in zwei Stufen Kühlung einer Elektronenstrahlröhre der eingangs gekühlt wird. Die eine ..ühlstufe wird durch eine genannten Art derart zu verbessern, ''aß lokale Über- 20 Anordnung von in Längsrichtung verlaufenden Kühl hit/ungen auch bei hohen Ausgangsleistungen der mitte'.führungen 1, welche in gleichmaßigem AbRöhre mit besonders hoher Zuverlässigkeit ver- stand um den Kollektor herum in :~iner Wandung mieden sind. ausgebildet sind, gebildet. Diese Kühlmittelführungen

7ur uösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung verlaufen über etwas weniger als die Hälfte der vor. daß die Innenwand des Kollektors so geformt 25 Länge der Kollektorelektrode und haben Wasserist, daß die Fläche dieser Wandung in dem Bereich eintrittsöffnungen bei 2, die dem offenen F.nde 3 des zwischen zwei Kühlstufen einer wesentlich geringeren Kollektors näher gelegen sird. sowie Dampfaustrittsintensität des Elektronenbeschusses als der durch- öffnungen bei 4. Dampfableitrohre sind mit 5 neschnittlichen Intensität des Beschüsses an anderen zeichnet. Die Wassereintrittsverrohrung ist nicht darstellen der Innenwand ausgesetzt ist. 30 gestellt. Die Kühlmittelführungen I verlauten im dar-

Gemäli einer vorteilhaften Weiterbildung der Er- gestellten Fall parallel zur Kollektorachse, findung ist vorgesehen, daß die Innenwand in dem Die zweite Kühlstufe wird durch eine zweite An-Bei :ich zwischen zwei Kühlstufen nach außen Ordnung von in Längsrichtung verlaufenden Kühlkonisch, i.üherungiweise tangential zu den Elek- mittelführungen 6 mit Wassercintrittsöifnungen bei 7 tronenbahnen verlaufena, ausgebildet ist. 35 und Dampfaustrittsöffnungen bei 8 gebildet. Aus

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung Gründen der Zeichnungsvereinfachung sind die

der F findung ist vorgesehen, daß die Innenwand Wasser- und Dampfrohre für die Kühlmittelführun-

in dem Bereich zwischen zwei Kühhtufen derart aus- gen 6 nicht dargestellt. Die Kühlmittelführungen 6

gebildet ist, daß ihre Fläche unter einem spitzen sind ebenfalls in der Kollektorwand ausgebildet und

Winkel von d:n Elektronenbahnen weg geneigt ist. 4° gleichmäßig um den Kollektor herum verteilt, liegen

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der jedoch an der Oberfläche eines imaginären Kegels.

Erfindung sieht weiterhin vor, daß die Innenwand so um so mehr oder weniger der allgemeinen Form-

geformt ist. daß sie in den anderen Bereichen als gebung des Kollektors angepaßt zu sein,

denen zwischen zwei Kühlstufen einen näherungs- Die Oberfläche der Innenwand des Kollektors hat

weise gleichen Betrag der Energiezufuhr durch Elek- 45 drei Hauptabschnitte, von denen zwei. 9 und 10. wie

tronenbeschuß pro Flächeneinheit erfährt. im Schnitt dargestellt, gekrümmt sind, und der

Schließlich ist gemäß einer weiteren vorteilhaften dritte. 11 der zwischen den beiden anderen liegt

Wei'erbildung der Erfindung vorgesehen, daß die und diese verbindet, konisch ist, um eine kegelförmig

Abschnitte der Innenfläche der Kollektorwandung so zulaufende Stufe zwischen den Teilen 9 und 10 zu geformt sind, daß sie näherur.gswdse die Gleichu.ig jo bilden. Die beiden Abschnitte 9 bzw. 10 erstrecken

sich näherungsweise über die Längen der beiden

H/ _sin (f.) _yj) Kühlstufen, und der Abschnitt 11 erstreckt sich über

. \₂ . ⁼ kunst. den Bereich zwischen den beiden Kühlstufen. Die

4.-rr sm au Abschnitte 9 und 10 sind so geformt, daß zumindest

55 der grö(?*e Teil ihrer Oberfläche näherungsweise der

erfüllen (wobei 2 λ der Kegelwinkel des in den KoI- oben bereits angegebenen Gleichung genügt,

lektor eintretenden Elektronenstrahls, W die gesamte Die Elektronenbahn mit der Länge r zu der Ver-

Strahlleistung, Θ der Winkel zwischen einer ge- bindungsstelle der Abschnitte 9 und 11 ist in der

gebenen Elektronenbahn zur Innenwand des KoI- Figur durch die gestrichelt gezeichnete Linie darlektors und der Achse des Kollektors, β der Winkel ⁶° gestellt, während die Winkel α, β und Θ durch strich-

zwischen der Wand und der Achse an dem Punkt, punktierte Linien angegeben werden,

an dem die gegebene Elektronenbahn in die Wand In der erläuterten Ausführungsform wird der

einmündet, und r die Länge der gegebenen Elek- Kegelwinkel des Abschnitts 11 so gewählt, daß

tronenbahn von ihrem Ausgangspunkt bis zu ihrem β = Θ wird, so daß die Oberfläche dieses konischen Ende auf dem Kollektor ist), und daß der Winkel 65 Abschnitts zu der gezeigten Bahn tangential ist. Diese

zwischen der Achse des Kollektors und der Innen- Formgebung wird bevorzugt, da sie in bezug auf das

fläche des Kollektors in dem Bereich zwischen zwei Material am wirtschaftlichsten ist. Es kann jedoch

Kühlstufen nicht kleiner als der Winkel Θ ist, der auch ein größerer Kegelwinkel für die Oberfläche

des Abschnitts 11 verwendet werden, d. h., diese könnte, falls gewünscht, schräg aus der dargestellten Bahn herauslaufen. Ist der Kegelwinkel kleiner als dargestellt, was in manchen Fällen zulässig ist, so tritt eine Energiezufuhr durch Elektronenbeschuß für den Abschnitt 11 auf, die bei Verringerung des Kegelwinkels zunimmt. Der Kegelwinkel darf daher nicht so weit verringert werden, daß die Aufheizung des Abschnitts 11 ausreicht, um örtliche Uberhitzungen in diesem Bereich hervorzurufen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 eignet sich insbesondere zur Anwendung auf KIy- Patentansprüche: strons. Es ist allgemein bekannt, bei Hochleistungs-Elek-

1. Elektronenstrahlröhre mit einem in meh- tronenstrahlröhren für die Kollektorelektrode sine reren voneinander getrennten axialen Kühlmittel- S Strömungskühlung vorzusehen, wobei eine derartige systemen durch ein strömendes Kühlmittel ge- Strömungskühlung üblicherweise eine Wasser- und kühlten hohlen Kollektor, dadurchgekenn- Dampfkühlung ist.

zeichnet, daß die Innenwand des Kollektors Aus der britischen Patentschrift 113887% ist eine so geformt ist, daß die Fläche dieser Wandung Kollektorelektrodenanordnung bekannt, deren hohle in dem Bereich (11) zwischen zwei Kühlstufen io Kollektorelektrode im wesentlichen projektilförmig (2-4, 7-8) einer wesentlich geringeren Intensität ist und die mit ihrem offenen Ende der Elektronendes Elektronenbeschusses als der durchschnitt- strahlquelle der Röhre zugekehrt ist, während ihre liehen Intensität des Beschüsses an anderen Stel- Wandung so ausgebildet ist, daß in Längsrichtung len (9,10) der Innenwand ausgesetzt ist verlaufende Kühlmittelfiihrungen gebildet sind, die

2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 15 sich über nahezu die gesamte Länge der Kollektorzeichnet, daß die Innenwand in dem Bereich zwi- elektrode erstrecken und um sie herum angeordnet sehen zwei Kühlsrufen nach außen konisch, sind. Der Elektronenstrahl tritt in das offene Ende näherungswe:=; tangential zu den Elektronen- der Kollektorelektrode ein, und die Elektronen werbahnen verlaufend, ausgebildet ist. den an der Innenwand der Kollektorelektrode ge-

3. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 sammelt, wobei sie eine beträchtliche Wärme erzeichnet, daß die Innenwand in dem Bereich zeugen. Das auf der der Elektronenstrahlquelle zuzwischen zwei Kühlstufen derart ausgebildet ist, gewandten Seite der Koliektorelektrode in die pardaß ihre Fläche unter einem spitzen Winkel von allel zueinander angeordneten Kühlmittelführungen den Elektronenbahnen weg geneigt ist. eintretende Wasser wird in diesen verdampft. Der

4. Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 25 Dampf wird an dea anderen Enden der Kühlmitteldadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand so führungen abgeleitet, danach normalerweise kondengeformt ist, daß sie in den anderen Bereichen siert und dem Kühlwassertank wieder zugeführt. (9, 10) als denen zwischen zwei Kühlstufen einen Eine derartige Anordnung ist jedoch oft nicht ausnäherungsweise gleichen Betrag der Energie- reichend, um eine angemessene Kühlung der Kollekzufuhr durch Elektronenbeschuß pro Flächen- 30 torelektrode eines Hochleistungsklystrons od. dgl. zu einheit erfährt. bewirken, wenn nicht diese Kollektorelektrode un-

5. Röhre naen einem der vo..iergehenden An- wirtschaftlich groß und lang ausgebildet und mit unsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab- wirtschaftlich vielen Kühlmittelführungen versehen schnitte (9, 10) der Innenfläche der Kollektor- wird. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit sind eine wandung so geformt sind, daß sie näherungsweise 35 Mehrzahl von Kühlmittelführungsstufen vorgesehen, die Gleichung von denen jede einen anderen Abschnitt der Κοίΐεκ-

torlänge kühlt und jede ihren eigenen Wassereinlaß

Wsin (θ -β) _ aufweist. Bei der aus der bri'ischen Patentschrift

4.-7r² sin-' \/2 ~~ 1138 874 bekannten Anordnung dieser Art weist der

40 Kollektor zwei Anordnungen von Kühlmittelführungen auf — es ist jedoch möglich, mehr als zwei Anerfüllen (wobei 2 a der Kegelwinkel des in den Ordnungen vorzusehen — wobei die Führungen Kollektor eintretenden Elektronenstrahls, W die beider Anordnungen in Längsrichtung verlaufen und gesamte Strahlleistung, Θ der Winkel zwischen rund um den Kollektor herum angeordnet sind, und einer gegebenen Elektronenbahn zur Innenwand 45 die Führungen einer Anordnung sich über einen des Kollektors und der Achse des Kollektors, ersten Abschnitt der Kollektorlänge und die der an- ß der Winkel zwischen der Wand und der Achse deren Anordnung sich über einen zweiten Abschnitt an dem Punkt, an dem die gegebene Elektronen- der Kollektorlänge erstrecken. In der normalen bahn in die Wand einmündet, und r die Länge Praxis erstreckt sich jede Anordnung über etwas der gegebenen Elektronenbahn von ihrem Aus- 50 weniger als die Hälfte der Gesamtlänge der Elekgangspunkt bis zu ihrem Ende auf dem Kollek- trode. Jeder Anordnung wird an den der Elektronentor ist), und daß der Winkel zwischen der Achse strahlquelle näher liegenden Enden Wasser zugeführt, des Kollektors und der Innenfläche des Kollek- und an den anderen Enden wird Dampf abgeführt, tors in dem Bereich (11) zwischen zwei Kühl- Kollektorelektroden, die in dieser Art stufenweise stufen nicht kleiner als der Winkel Θ ist, der sich 55 durch Anordnungen von Kühlmittelführungen ströfür die Innenfläche des weiter entfernt liegenden mungsgekühlt werden, welche sich über unterschied-Abschnittes (10) der Kollektorwandung ergibt. liehe, aufeinanderfolgende Abschnitte der Kollektorlänge erstrecken und von denen jede eigene Kühlmitteleintrittsöffnungen hat, sind nachfolgend als

60 stufenweise durch ein strömendes Kühlmittel gekühlte Kollektoren bezeichnet.