DE1541062C

DE1541062C - Microwave tube with mode suppressor

Info

Publication number: DE1541062C
Application number: DE19661541062
Authority: DE
Inventors: George E. Scotch Plains N.J. Glenfield (V.StA.)
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1965-10-19
Filing date: 1966-09-29
Publication date: 1973-03-01

Description

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nungen auftreten. Es ist dadurch möglich, die mitt- In der Nähe der zylindrischen Anodenwand 38 ist lere Temperatur des verlustbehafteten Elementes ein Modusunterdrücker in Form eines ringförmigen gegenüber der bekannten Mikrowellenröhre deutlich verlustbehafteten Elementes 36, im folgenden kurz zu erhöhen, so daß auch die thermischen Dehnungen als »Absorber« bezeichnet (näher in F i g. 3 dargeinsgesamt größere Werte annehmen. Da die Wärme- 5 stellt), vorgesehen. Der Absorber 36 ist in der Nähe dehnung der Wärmeableitung im allgemeinen nicht der Enden der Schlitze 22 angeordnet' und untermit der Wärmedehnung des verwendeten Verlust- drückt den unerwünschten Schlitzmodus, materials übereinstimmt, wird in weiterer Ausbil- Der Absorber 36 besteht aus Tonerde-Keramik dung der Erfindung die Metallauflage als über das oder Beryllium-Oxyd, das etwa 30% porös ist und verlustbehaftete Element vorstehende Hülse ausge- io mit Sucrose C₁₉H₂₂O₁₁ imprägniert ist. Vor dem bildet, deren Wanddicke kleiner ist als die des Imprägnieren wird die der Schlitzwand 38 ferne, verlustbehafteten Elementes und kleiner als 1,8 mm d. h. die von dieser abgewandte Seite des Absorist, um eine Nachgiebigkeit gegen auftretende: bers mit Molybdänmangan bis auf einen Bereich Wärmespannungen zu erreichen und damit ein 0,254 mm von der verjüngten Spitze 39 des Absor-Springen des verlustbehafteten Elementes zu ver- 15 bers metallisiert. Vor der Endmontage der Röhre meiden. . wird der imprägnierte Körper bei etwa 910° C in Weitere Merkmale von bevorzugten Ausführungs- einer Wasserstoff-Atmosphäre gebrannt, um die formen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Sucrose zu Kohlenstoff zu reduzieren, wodurch eine Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung verlustbehaftete schwarze Oberfläche gebildet wird, in Verbindung mit der Zeichnung. 20 Wie in F i g. 3 dargestellt ist, ist der Absorber 36 Es zeigt mit einer Auflage in Form einer axial auf gleicher Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines er- Höhe liegenden, gut wärmeleitenden dünnen Hülse findungsgemäßen umgekehrten Magnetrons, 40 versehen, die beispielsweise aus 0,18 mm dickem F i g. 2 einen Teilschnitt längs der Linie 2-2 in Kupferblech besteht. Die Hülse 40 ist mit dem Ab-F i g. 1, 25 sorber und dem Polschuh 29 verbunden, beispiels-F i g. 3 das in F i g. 2 mit der Linie 3-3 um- weise durch Löten. Die Hülse 40 erstreckt sich prakschlossene Detail, tisch über die ganze Oberfläche des Absorbers 36, Fig. 4 das in Fig. 3 mit der Linie 4-4 um- die von den Schlitzen wegweist, und folgt einer schlossene Detail, allmählichen Verjüngung 42, etwa 30°, an einem Fig. 5 einen Teilschnitt durch ein normales 30 Ende des Absorbers. Durch die allmähliche Verkoaxiales Magnetron mit einem Modusabsorber, jüngung hat die Spitze des Absorbers 36 eine größere Fig. 6 eine Variante der Konstruktion nach Querschnittsfläche als eine Form mit scharfer Ver-Fig. 5 und jüngung, um den Wärmeübergang von der dünnen Fig. 7 eine weitere Variante der Konstruktion Spitze des Absorbers an den Rest des Absorbers nach Fig. 5. 35 und die Hülse40 zu erleichtern. Die Verjüngung42 Das in F i g. 1 dargestellte umgekehrte Magnetron erleichtert das Einsetzen des Absorbers in seine besteht aus einem Röhrenkörper 10, an den ein richtige Lage bei der Herstellung. Ausgangshohlleiter 12 eine Abstimmeinrichtung 14 Das andere Ende der wärmeleitenden Hülse 40 ist angelötet sind. Ein Kathoden-Zuleitungs-Isolator 16 mit dem Polschuh 29 verbunden, so daß die Wärme ragt vom Röhrenkörper 10 senkrecht zum Ausgangs- 40 leicht an diesen massiveren Körper übertragen und hohlleiter hervor. von diesem abgeführt werden kann, so daß der Gemäß F i g. 2 ist ein Hohlraum 18 zentral im metallische Polschuh eine Wärmeableitung bildet. Im Röhrenkörper 10 angeordnet. Nach außen gerichtete Effekt ist der Absorber gut wärmeleitend zu einer Fahnen 20 umgeben den Hohlraum 18. Alternde- Wärmeableitung angeordnet, die einen gut wärmerende Anodenresonatoren werden elektromagnetisch 45 leitenden Weg bildet und den Absorber daran hinüber axial gerichtete Schlitze 22 mit dem Hohlraum dert, lokal erhöhte Temperaturen anzunehmen. 18 gekoppelt. Ein Magnetron-Wechselwirkungs- . Das Anlöten der Hülse 40 an den keramischen raum 24 umgibt die äußeren Spitzen der Fahnen 20 Körper 36 kann dadurch erreicht werden, daß die und wird durch den Raum zwischen den Fahnen Keramik vor dem Kohlenniederschlag metallisiert und einem diese umgebenden Kathodenemitterring 50 wird. Eine Metallschicht 44 (vgl. F i g. 4) aus einer 26 begrenzt. Mischung aus Mangan, Titan, Molybdän oder Ein kräftiges axiales Magnetfeld von 12 000 bis Wolfram beispielsweise wird auf die Keramik auf-15 000 Gauß für den Magnetron-Wechselwirkungs- gebracht. Nach dem Imprägnieren der Keramik erraum 24 wird von einer in F i g. 2 nur teilweise dar- folgt das Löten mittels der aufmetallisierten Lage 44. gestellten Magnetanordnung 28 geliefert, die den 55 Die Hülse 40 bildet eine Möglichkeit, die Wärme Röhrenkörper 10 umfaßt. Der Magnet 28 weist einen gleichmäßig über den Absorber 36 zu verteilen und einspringenden inneren magnetischen Luftspalt auf, damit eine lokale Erhitzung zu vermeiden. Wenn die der sich axial durch den Magnetron-Wechsel- Wärme gleichmäßig über den Absorber verteilt wird, wirkungsraum 24 zwischen den Magnetpolschuhen werden Sprünge im Absorber vermieden, und indem 29 erstreckt, die auf beiden Seiten der Fahnen 20 60 die Wärme vom Absorber abgeführt wird, wird eine angeordnet sind. unerwünschte Gasbildung verringert. Der Betriebs-Um die Röhre abzustimmen, ist eine Abstimm- leistungspegel wird also in einem sehr großen Frescheibe 30 innerhalb des Hohlraums 18 angeordnet quenzbereich erheblich erhöht, und bildet eine bewegliche Endwand desselben; sie Bei einer Ausführungsform wurde ein abstimmwird von einer axialen Stange 32 getragen. Die 65 bares umgekehrtes Magnetron der in Fig. 1 bis 3 Scheibe 30 kann axial mittels einer eingefangenen dargestellten Art bei 340 kW Spitzenleistung, 120 W Mutter und eines Balgens 34 angetrieben werden, die mittlerer Leistung bei 3 GHz betrieben, ohne daß teilweise dargestellt sind. Erhitzungsprobleme des Modusabsorbers auftraten.voltages occur. It is thereby possible to briefly increase the average temperature of the lossy element in the vicinity of the cylindrical anode wall 38 is a mode suppressor in the form of an annular element 36, which is clearly lossy compared to the known microwave tube, so that the thermal expansions as » Absorber «(in more detail in FIG. 3, assume overall larger values. Since the heat represents 5), provided. The absorber 36 is located in the vicinity of the expansion of the heat dissipation generally not the ends of the slots 22 'and, with the thermal expansion of the loss used, expresses the undesired slot mode, material is in further training. The absorber 36 is made of alumina ceramic According to the invention, the metal coating as a sleeve protruding over the or beryllium oxide, which is about 30% porous and lossy element, is impregnated _{with sucrose C 19} H ₂₂ O _11. Before the forms, the wall thickness of which is smaller than that of the impregnation, the lossy element distant from the slit wall 38 and smaller than 1.8 mm, i.e. the side of the absorber facing away from this, to give flexibility to occurring: bers with molybdenum manganese except for one area To achieve thermal stresses and thus a 0.254 mm from the tapered tip 39 of the absorber jumping of the lossy element to the verb 15 metallized. Avoid before final assembly of the tube. . the impregnated body is fired at about 910 ° C in a hydrogen atmosphere to reduce the forms of the invention from the remaining sucrose to carbon, whereby a dependent claims and the following description lossy black surface is formed , in connection with the drawing. 20 As in Fig. 3 is shown, the absorber 36 is provided with a support in the form of an axially on the same FIG F i g. 2 consists of a partial section along the line 2-2 in copper sheet. The sleeve 40 is with the Ab-F i g. 1, 25 sorber and the pole piece 29 connected, for example F i g. 3 the in F i g. 2 with the line 3-3 by soldering. The sleeve 40 extends practically closed detail, table over the entire surface of the absorber 36, FIG. 4, which in FIG 30 °, on FIG. 5 a partial section through a normal 30 end of the absorber. As a result of the gradual coaxial magnetron with a mode absorber, the tip of the absorber 36 has a larger shape. 5 and recent, in order to facilitate the heat transfer from the thin FIG. 7, a further variant of the construction of the tip of the absorber to the rest of the absorber according to FIG. 5. 35 and the sleeve 40. The Rejuvenation42 The in Fig. The inverted magnetron shown in FIG. 1 facilitates the insertion of the absorber into its consists of a tubular body 10 to which a correct position during manufacture. Output waveguide 12 a tuning device 14 The other end of the thermally conductive sleeve 40 is soldered on. A cathode lead insulator 16 is connected to the pole piece 29 so that the heat protrudes from the tube body 10 perpendicular to the output 40 easily transferred to this more massive body and hollow conductor protrudes. can be discharged from this, so that according to FIG. 2 is a cavity 18 centrally in the metallic pole piece forming a heat dissipation. Arranged in the tubular body 10. Outwardly directed effect, the absorber conducts heat well to a flag 20 surrounding the cavity 18. Aging heat dissipation is arranged, which forms a well-warming anode resonators are electromagnetically 45 conductive path and the absorber over it axially directed slots 22 with the cavity changed, locally increased To accept temperatures. 18 coupled. A magnetron interaction. The soldering of the sleeve 40 to the ceramic space 24 surrounds the outer tips of the lugs 20 body 36 can be achieved in that the and is metallized through the space between the lugs ceramic before the carbon deposition and a cathode emitter ring 50 surrounding it. A metal layer 44 (see FIG. 4) delimited from a 26. Mixture of manganese, titanium, molybdenum or A strong axial magnetic field from 12,000 to tungsten, for example, is brought to -15,000 Gauss on the ceramic for the magnetron interaction. After impregnation of the ceramic erraum 24 is shown in FIG. 2 only partially shows the soldering by means of the metallized layer 44. The magnet arrangement 28 provided, which encompasses the tube body 10. The magnet 28 has an internal magnetic air gap that is evenly distributed over the absorber 36 and reentered in order to avoid local heating. If the is distributed axially through the alternating magnetron heat evenly over the absorber, the effective space 24 between the magnetic pole shoes, cracks in the absorber are avoided, and by extending 29, the heat is dissipated from the absorber on both sides of the lugs 20 60, will be arranged one. undesired gas formation is reduced. The operating-To tune the tube is a tuning power level is thus placed in a very large Frescheibe 30 within the cavity 18, and forms a movable end wall of the same; In one embodiment, a tuning was carried by an axial rod 32. The 65 bares inverted magnetron of the disk 30 in FIGS. 1 to 3 can be driven axially by means of a captured type shown at 340 kW peak power, 120 W nut and a bellows 34, which operate at medium power at 3 GHz, without being partially shown. Heating problems of the mode absorber occurred.

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Es wird also nicht nur ein stabilerer Absorber er- vom Absorber zur Wärmeableitung und sorgt für zielt, sondern es werden auch höhere Leistungspegel eine gleichförmige Wärmeverteilung über dem Aberreicht, sorber 55.So not only does it become a more stable absorber from the absorber to dissipate heat and take care of it aims, but also higher power levels ensure a uniform heat distribution across the river, sorber 55.

In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform der In Fig. 6 ist eine Variante der AusführungsformIn Fig. 5 is another embodiment of the In Fig. 6 is a variant of the embodiment

Erfindung dargestellt, die für normale Koaxial- 5 nach F i g. 5 dargestellt, bei der eine wärmeleitendeInvention shown, which for normal coaxial 5 according to F i g. 5 shown in which a thermally conductive

Magnetrons geeignet ist, bei denen ein Resonanz- metallische zylindrische Hülse 61, beispielsweise ausMagnetron is suitable in which a resonance metallic cylindrical sleeve 61, for example from

hohlraum 51 Fahnenresonatoren 52 umgibt und über Kupfer, praktisch über ihre ganze Länge an dencavity 51 surrounds flag resonators 52 and over copper, practically over their entire length to the

eine Reihe von axial gerichteten Schlitzen 53 mit Absorber 55 angelötet ist, jedoch nur mit dem zu-a number of axially directed slots 53 is soldered to absorber 55, but only with the

diesen gekoppelt ist, die durch eine dazwischenlie- sammengedrückten Ende 62 an den Polschuh 57 ge-this is coupled, which is connected to the pole piece 57 by an end 62 pressed in between.

gende gemeinsame Wand 54 hindurchreichen. io lötet ist. Diese Ausführungsform ermöglicht es, daßExtending common wall 54 through. io is soldering. This embodiment enables that

Ein ringartiger verlustbehafteter Schlitzmodus- Spannungen, die durch unterschiedliche Wärmedehabsorber55 ist in der Nähe der Enden der Schlitze nung des Polschuhes 57 und des Absorbers 55 auf-53 angeordnet, um die Energie des unerwünschten treten, durch Nachgiebigkeit der dünnen flexiblen Schlitzresonanzmodus zu absorbieren. Bei dieser Hülse 61 aufgefangen werden, die aber gleichzeitig Ausführungsform ist. der Absorber, der beispiels- 15 einen guten Wärmeweg längs des Absorbers 55 bis weise in der beschriebenen Weise aus mit Kohlen- zum Polschuh 57 als Wärmeableitung bildet,
stoff imprägnierter Tonerde-Keramik besteht, an In F i g. 7 ist eine weitere Variante der Struktur eine wärmeleitende Metallhülse 56, beispielsweise nach Fig. 5 dargestellt, bei der der metallisierte aus Kupfer, gelötet, die ihrerseits an einen massiven Absorber 55 unmittelbar auf den Polschuh 57 aufeisernen Polschuh 57 des Magnetkreises der Röhre 20 gelötet ist, und zwar im wesentlichen auf seine angelötet ist. Der massive eiserne Polschuh bildet ganze axiale und Umfangslänge, so daß eine gute dadurch eine Wärmeableitung für den Absorber. Die wärmeleitende Verbindung zum Polschuh 57 als Hülse 56 ermöglicht einen guten Wärmeübergang Wärmeableitung gebildet wird.A ring-like lossy slot mode stress caused by different heat absorbers55 is arranged near the ends of the slots voltage of the pole piece 57 and the absorber 55 to absorb the energy of the undesired, by resilience of the thin flexible slot resonance mode. Be caught in this sleeve 61, which is, however, at the same time an embodiment. the absorber, which, for example, forms a good heat path along the absorber 55 to, in the manner described, with carbon to the pole shoe 57 as heat dissipation,
fabric-impregnated alumina ceramic, at In F i g. 7 shows a further variant of the structure of a thermally conductive metal sleeve 56, for example according to FIG , and that is essentially soldered to his. The massive iron pole piece forms the entire axial and circumferential length, so that a good heat dissipation for the absorber. The thermally conductive connection to the pole piece 57 as a sleeve 56 enables good heat transfer and heat dissipation is formed.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

the lossy element was loosely "applied to the anode serving as heat dissipation" in such a way, claims: that when stretched as a result of heating with absorption of energy, it pressed against the anode, so that heat conduction was created (USA patent

1. Microwave tube with two through one 3169211). In practice it has been shown that this Series of slots coupled resonance systems known construction local overheating of the and a mode suppressor in the form of a lusty element, whereby lossy element in the vicinity of the cracks in the lossy element and / Coupling slots with which the slot resonance or impermissibly high degassing phenomena erode is absorbed, and for which a given.

denes metal part provided as heat dissipation It is also provided for microwaves of any kind, characterized in that it has become known, the lossy element to the lossy element on its side facing away from the RF absorption of interfering vibrations on its field on a considerable 15 facing away from the RF field Side on a considerable part of the surface in a known manner with borrowed part of the surface is provided with a metal pad to a metal pad that the heat is provided with which the heat is evenly distributed over the element and distributed to the element and on a heat dissipation geeein heat dissipation is conducted, 'that the is conducted. The type of heat conduction in this metal layer is firmly thermally conductive with the heat-known tube left open, as heat dissipation is connected and that as heat dissipation, the delay line is considered dissipation a magnetic pole piece of the magnet (British patent 982 170).
circle of the tube is used. The invention is based on the object

2. Tube according to claim 1, characterized in that the output power of a microwave tube is drawn in, that the pole piece can be enlarged within the previously mentioned type and, in addition, the arranged lusty element and to increase with resilience of the mode suppressor, the inside of which is connected. To solve this problem, a micro-

3. Tube according to claim 1, characterized by the characteristic wave tube of the type mentioned at the outset so excellent, that the pole piece forms a heat that the lossy element on its Conductive connection with a massive heat- 30 side facing away from the HF field on a considerable dissipation connected is. borrowed part of the area in a known manner in such a way

4. Tube according to claim 3, characterized in that it is provided with a metal coating that the heat shows that the massive heat dissipation is evenly distributed over the element and connected to a Part of a magnetic pole piece of heat dissipation is conducted that the metal-on magnetic circuit the tube forms. 35 layer firmly thermally conductive with the heat dissipation

5. Tube according to claim 3 or 4, characterized in that bunderi and that a magnet is identified as heat dissipation, that the metal plating serves as a pole piece of the magnetic circuit of the tube, the lossy element protruding sleeve Due to the solid heat conduction and the good is formed, the wall thickness of which is smaller than the heat capacity of a solid pole piece of the lossy element and less than 40 of the solution according to the invention a substantial 1.8 mm is to provide flexibility against better heat dissipation from the lossy entry end To achieve thermal stresses and da- ment, so that the entire arising with a jumping of the lossy element, heat is removed even with a smaller temperature gradient avoid. is performed so that in connection with the

6. Tube according to one of claims 1 to 5, 45 uniformity of the temperature of the whole loss thereby characterized in that the lossy element through the metal layer tete element ring-shaped and the metal layer lossy element with otherwise the same tubular shape is and that both coaxial ratios can be loaded much more heavily, are connected to each other at the other end. without inadmissibly high temperatures

7. Tube according to one of claims 1 to 6, 50 give.

characterized in that the loss-making in the known. The microwave tube had to

tete element is a porous ceramic body, heat dissipation around the lossy element

^: which is impregnated with a damping material. be arranged around, in contrast to this, in

, suggested further development of the invention,

55 that the pole piece used as heat dissipation

arranged within the lossy element

net and connected to its inside. .

. It has already been mentioned that the pole piece is used as a

such already a considerable heat capacity

60 to improve heat dissipation

The invention relates to a micro wave tube with stalten, this can also have a thermally conductive two Reso connection coupled by a row of slots with a massive heat dissipation system and a mode suppressor are bound in, and preferably also forms these Form a lossy element near massive heat dissipation part of a magncder Coupling slots, with which the slot resonance table pole piece of the magnetic circuit of the tube, mode is absorbed, and for which an existing In the construction according to the invention is the

Metal part is provided as heat dissipation. lossy element heated evenly, so

In a known microwave tube of this type that no local overheating and thermal stress