Разрядная трубка Советский патент 1934 года по МПК B23Q7/00 

Предлагаемая разрядная трубка имеет целью получение электронов, обладающих большими скоростями. Для этого при помощи магнитных полей заставляют электроны, первоначально идущие вдоль оси трубки, описывать многократные замкнутые путя в специальных камерах „ловушках, назначение которых заключается в занержке электронов с приобретенной ими скоростью, в течение некоторого, не очень малого промежутка времени, до тех пор, пока фаза напряжения на каждом электроде трубки не изменится на 180°, после чего электроны устремляются в следующую „ловушку и т. д., пока, nocie многократного последовательного прохождения одной и той же переменной разности потенциалов, они не приобретут желаемой большой скорости и .не будет выпущены наружу.

На чертеже фиг. 1 схематически изображает разрядную пустотелую трубку, питаемую переменным током и имеющую источник электронов в виде накаливаемой проволоки, нз которой вылетают электроны, совершающие сложный путь по трубке с ее камерами „ловушками и после приобретения желаемой большой скорс сти вылетают наружу через окно трубки; фиг. 2-представляет собою ту же трубку, но не имеющую магнитных полей, отклоняющих электроны; фиг.З изображает траекторию электронов в области магнитных полей различной интенсивности;фиг.4 - представляет схематическое сечение сердечников электромагнитов, создающих магнитное поле, и заставляющее электроны совершить многократный путь в „ловушках ; фиг. 5-представляет схематически устройстю источника электронов; фиг. 6- показывает кривые напряжения и магнит.1ых полей; фиг. 7-представляет замкнутый путь электронов в ловушк:, состоящей из целого ряда маленьких окружностей, сдвинутых, каждая, на очень небольшую величину; фиг. 8-диаграммы

(380)

магнитного поля, неоднородного в различных частях „ловушки, и фиг. 9-изображает примерную траекторию электрона в „ловушке.

На фиг. 1 рассматривается движение электрона, вылетевшего из накаленной проволоки; помещенной в элзктроде 1. Пусть в этот момент электрод 1 отрицателен, а электрод 2 полежителён, и напряжение между ними достигло максимума. Электрон, про;етая пространство 1-2, приобретает скорость, ссответствующую пройденной им разности потенциалов У. На пути внутри полого электрода 2-7 создается магнитное поле HI, перпгндикулярное направлению движения электрона , (на фиг. 1 перпендикулярно плоскости чертежа). Величина магнитного поля такова, что электрон соверш. ет непрерывный мног кратный замкнутый путь, двигаясь по траектории 3, 4, 5. Часть трубки с замкнутым путем электронов может быть названа „ловушкой. Назначение ее заключается в том, чтобы сохранить в течение некоторого, не очень малого, промежутка времени электроны с приобретенной ими скоростью. В то время, пока электроны находятся в пути по замкнутой траектории, напряжение источника питания 7 меняет свое направление и уже на участке 7, 8 между противоположными электродами и 8 устанавливается такое на (ряжение, что электрод 7 отрицателен, 8-положителен. Тогда выключается магнитное по.-е HI целиком, или, частично, только на участке З-4 пути (фиг. 4) и электроны уже не отклоняются, а вылетают из ловущки и направляются по пути 6, 7, 8, приобретая на участке 7-8 деойную скорость . Далее, на участке 8, 9 имеется магнитное ноле Н, отклоняющее электроны и направляющее их ьо вторую .;овушку 10, 11, 12. 13, устроенную аналогично первой. При этом, в тот момент, когда магнитное поле первой ловушки выключается целиком или частично, магнитное поле второй

ловушки, ыю лется (фиг. 6). Электроны таким образо|м дереур|ят1Й одной ловушки в другую, удваицаяСна участке7, 8) свои скорости. Далее напряжение источника 7 опять меняет свое напр вление на первоначальное и в момент дистижениямаксимума (для большего эффекта) магнитное поле/Яз второй ловушки выключается таким же , как и в первом случае (а магН1рно,е„Црл. qi в это время включено; и электроны устремляются по пути 13, 14 и далее, отклоняясь на участке 14, 15, опять таки, помощью магнитного поля Ht достигают своего исходного пункта отправления - электрода 1, но уже не с начальной скоростью, равной нулю, а со скоростью, равной двойному наП;:яжению источника питания 7. Далее картина повторяется, и электроны i получают все большие и большие скорости, совершая сложный путь по труоке 1,2, 3...

После достижения электронами желаемой скорости, последние могут быть выпуш.ены из трубки, или направлены, куда-либо в желаемую сторону. Например, после нескольких пёриодов приложенного напряжения, т.е.после многократного пробега электронов ,йР пути 1, 2, 3..., и т. д. на участке 8, 9 6bitb или вык.Гючено магнитное поле Яд, или включено вблизи участка 8 дополнительное магнитное поле Н,, которое нащ) электроны, например, по пути 8, 16 в окно О в виде метайлйческШ фольги, через -которые электронй вШускаюТся наружу. Электроны могут, вылетать из сферь действия поля Н.г также и пЪ щйчи.не полученной ими Слишком большой

СКОрбсТЙ. - -- .:

Период;apHfl6;keHHoib напряжения и период беременных сбставляк щйх магнитных полей HI и Смогут бытГ е 64feHb большими, хотя бы скоросги элекфонов были и очень большими. Если быне было ловушки, то нужно было бы нйёть, слишком длинные участки пути 2-7 для тодо, нтрбы заэто бремя пробега электрона по пути 2-7 напряжение источника 7 успело переменить ев и Знак, или нужно было бы иметь слишкЬЫ Ьь1сокую частоту порядка длины волны нескольких мет;|6в, что практически трудно достижино.С применением же магнитных полейЩ и /И врёмй пробега электронов может быть-увеличено нёог; а 1иченно до желаемой величины без ,рртери скорости электронов. В этом и заклюзаатся роль „jibeyiueK. При вторичном попада.JJHM. тех же Электроне ,, например, в ловушку ,-4, 6, НН уже с тройной скоростью, очевидно, Ч1 о;траёкт01 йяих будет пологая, они будут д игатгься по рфужности большего (в V 3 раза) „Ёадйу а, но .времяОдного рборота останется тем же, как .,леднее зависит от величины маг,нитног о поля Я1. Каме)а 3, 4-5, 6 рассчитана ТриМд91бразрм,: чтобы в ней поместились траект6рии лентройрвррсле:иногократного прохожденн ими разноси дртенциалов. Следуетеще отметить, что выключение магннтно,гоц6ля Й1 или Яв в ловушке сопроьождаётся ёр рб1цен1}ем дополнительной скорости назсрд щймс в.ней электронами, что тоже увели,ч)нвает . Магнитйое поле Н, служ8ш.ее ,9ляэыпуска электронов, выключается после нескольких периодов 1(итаюш.его напряжения,чТобы выпускать электроны с определенной скоростью. Далее оно может быть даже так рассчитано, чтобы

выпускало электроны только большой скорости, а электроны, позднее вступившие в путь . пр трубке -выпускались соответственно ,ц следующий период Таким образом, возможен различный характер прохождения электронрв: 1) новая «порция элёктронов из катода 1 выпускается тогда, когда предыдущая „пррция электронов уже

: прощла ьесй свой путь и выпущена наружу. В- BtoM случае /магЕ1Итное поле Н ииеет частоту, менд.шую частоты магнитных ,полей HI и Я,и вь1К:Лючае7Ся после соответствующего промежутЖ времени, нужного для многократного разгонаэЛектронов. При этом в каждой ловушке однрг временно имзк)тся электроны только одинаковой скорости; 2) новая „пОрция электронов вцпускается каждый период и в этрм случае в каждой ловушке одновременно имеются электроны разных скоростей (одно, двзгх, трех, четырех н т. д, кратной величины). Выпуск электронрв магиитнйм пРлзм Я5 тоже производится каждый период, но начало выпуска запаздывает от начала впуска электронов около лектррдал1снз несколько периодой в зависимости от желаемого Я-кратного разгона электронов. Осуществление выпуска электронов желаемой скорости помощью магнитного поля Яд достигается тем что траектории

электронов разных скоростей различны; Траэктстии более быстрых электронов ьЫтянуты больше в.:поле Яй и в некоторых случаях,Ц редр буется дополнительное.поле .Н, так как. дад эдект врДОВ с все время увеличиваюп1ейся скррост,, наст пает такой- момент; что поле Яд становится недостаточным. .,..., ..,..,.- .,., ..... ,,, ,,,,. ,;,,.. Таким образом, можно .заставить .эле. пройти несколько, раз ,.разНРрТ1 npTeHJgiHалов ив результате приобрес.ти Я кратную cgoрОсть;где Л -число последоватрльнцх лррхр дений электронов-через ту .же разности поденциалоБ.. Таким образом, например, имея .в распрряжеиии устаноьку на 100.000 вйльт, ;можнР,, пол чйть электроны, обладающие скоростью ;В;.10000рО BpjiibT, :если 10 раз пропустить электроны. черЬз ту же разность потенциалов, .т. е. получит, эде.троны со скоростью в миллион .вольт,.имёй.,исю.чдиком напряжения только-10000(3 врльт. Илй„з5 е,

, имея миллион вольт; .мбжно прщудать,..9Л.ектррны со скоростью в несколько, миллионов.вольт,. Как нёгрудно показать, магпитЕые прля, необхо йцые для этр.го, имек)т сравнительно; рчень небольпхую величину, есл брать .радиус закругления -траекторий не очень малым. Детали устройства гтаковы: ; ; ;.- ;.:;

1)На пути-электронов от 1 ,-до 2 ида от 7r.iip, 8 может быть применена известная,,; с ложная., це/лво.дка напряжения пог.секциям таким-о.бр.адом.но стеклянные трубки, несут на себе только часть opiuerp напряжения.; , . i, :, . и, .;;;; г щ.-М

2)(1Ржно иметь недве, а-неогравдчедво sggno ловушек, причем - весь путь ,1элек.тррэ.ов сделать только орямолинейныН; :(фйс,г2Х ТШМ oJpa30M, что каждая.-ловушка будетг :эдектро ы только определенно скорости. ;В.э,том случае не нужно-будет иметь полей Яз И-Я4 и выпуск .электронов будет происходить автоматически после последней лоьушкИ; ; , : / ;

Эта схема несколько .проще в-с мнсле конструкции лРвушек, но за то имеет большее их количество..

ЗХ Для-того, .на п 1ЯйЬлЖёЙйы -учачётвах-

1 . : J -Л ±.i.i- Jj«.i5j.i- - .fjliL.A&i.-juiK.i

-,,,з -7,;.- ),а( .ТIi,Л.;.,.: ,.-::

ками дд9.{аге; ляНнцхстй1№Т труойамй; tbfb чтобы предотвратйть случгавйё- пйлгй аНйё элек тронов на. , fiopyra, то может вызва: ь их

твг% трпектйрия,элект 11онов,тгаярииер,яач1ути з14«5.,С аЯолжнГ nt)dxffciib№fi. вйугри й;йошцОр),. a uiBffl.iiipriiero- с# BriefliHerd эЛёкT piiecicoix). . МатерйалрмдШэ райоВДОйжёй 6ы1Ьц 4атериа} нё|. мЩйнЦЙ . Особенно- tf йёстШ 9йуш(5|. дйлЩы иметь .jjaspeSu и не быть соединевы друг с jipyi oi rio всё№ дяийё разрядной трубки. Экраном могут сй1вб1цё1а№некоторые дополннтельны ё нотенциады, или они могут быть соединены непосредственно или через большие сопротивления утечки с электродами 1 или 2.

5)Магнитное поле в разных областях может быть или одинаковой, или различной интенсивности. На фиг. 3 представлены схематнчёскн только трраектррии электррнов в области с различной интейсйвнбстью магнитных полей.

Обратные пути могут быть fesbi же самыми, или различными, параллельными друг другу, но все дальше в дальше отстоящими от нрямого пути. ,

6)Ловушки могут быть выполнены в виде камер с пЛоски1 и гранями с той целью, чтобы иметь меньшее ампёрвйтки для соддания мдгннтных полей flTj и .К пЛоскйм граням камеры прилегают железные сердеч икй эдектрЬмагнитов таким образом чтобы междуй ёлёз1аЬе простран стю было меньше... . .

7) Выпуск электронов из floisyioreK и впуск их туда продээод.ится .либр полным ВЫ1слючением и включеннем магнитных полёй HI и Hg, либо частичным их 1}клю еннем илн выключением, что показано схематически на pat. 4..

Магг.итное цще./А состоит из двух частейaj, HI и напраВЯёШ) перпе1ндйкулярно плоскости чертежа. На фиг. 4 представлено -примерное сеченне сердечников эЛ|Пс;гррмагнйтЬ1в, создайщи по;1Я HI и ffi. Поле Hjf представляет собой род клапана, впускающего электроны в ловушку ;йГ, причем при каждом обороте электроны проходят через поле HI. Еслн выключить поле HI, то электроны пройдут по пути 4-5, уже не отклонятся полем HI опять в ловушку, а выйдут из ловушки и пойдут по пути 5-6 и далее. Если включить все поле //i, то электроны, двигающиеся по кругу, начнут двигаться по касательным в кругу и таким об разом, только часть электронов будет использована и пойдет по пути 5-6, 7-8, а остальные ударятся в стенки камеры ловушки. Поэтому и является целесообразным нмет,ь дополнительное поле HI,

8) После „разгона электронов до требуемой величины скорости, последние могут быть выпущены наружу из трубки по пути 16-17, так как , для все увеличивающейся скорости (после прохождения электронов по пути 1-2 и 7-8) электронов магНЙвые-паяя-f/g-frJiyT-Heftoстаточны и электроны не отклонятся,- а прйдутг ПОнaпpaвлeникx , и; .г М талл1 1еско|., ОКНОО из фольгиьмагуг быть.Бьщушрны наружу,

9j Для вЕ едения; в. трубку электрсчрсов.- примет няется особый кадад: ( . Катрд. (нрал} яемая проволока) помещаетрлл ,, в .. отростке. К сетке Я приложено) прлоя{ря-ел| л4 5 напряжение.-. К-сетке; с.,приложена то,, ками М и ЛГ переменное налрЯАкенне очень, ву. сокой частоты (например; соответствукуде врлщ в несколько метров). ВтомоСдучае,дсо.Глд цсетцес приложено ускоряющее напряжений} э;;ейктрр.нь1, подходят к сетке Ц я, в/ болыцей частд.ЩОХ{|;ц у, через нег и попадают в пространр гро- пфед о.с-. новным кaтoдoм 1, захватываются меадуЛ, и 2 и таким- образом: прох«дят ведь qici fjHj9 путь па трубке и получают больш} & скорост.иГ

Задругую половнн.у пернодй, кррда с,т tr. имеет недостаточны потенциал, эл«йстррщ. проходят через сетки с и р и не поступают в разрядную трубку. Две сетки сир могут быть заменены одной сеткой и катодом 1. Таким обрасом, электроны поступают в разрядную трубку «порциями- с таким расчетом,, чтобы они успели сделать весь сьой сложный многократный путь по трубке-раньше чем будет впущена новая .порция электронов, с той целью, чтобы на пути между 1 н 15 были электроны только одинаковой скорости (Я-кратной).

10)В то время, пока электроны находятся в пути по трубке, электрическое напряжение, разгоняющее электроны, выключае ря, н тогда электроны будут все время соверщ.ать замкнутый путь.

11)На фнг. 6 представлены примерные схематичные кривые напряжения магн|1тных напряжений HI (ьернее HI), Ну, Н (вернее HS) Ht н //б (два случая).

12)Магнитное ноле ловушки рассчитано таким образом, чтобы электроны совершат в ней замкнутый путь, например, по траектории, состоящей из целого ряда маленьких окружностей (фиг. 7), сдвинутых, -каждая, на очень Небольшую величину .в направлении от 4 к 5. -Узкая траектория создается с целью удлинения времени пробега электронов в ловушке -для того, чтобы за время одного прохождения электронов до ловушке успеть изменить -магнитное поле HI, так, чтобы электроны могли вылететь из ловушкн.

13; Магнитное поле HI должно очень быстро менять свою интенсивность. С этой целью через катушку, создающую магнитное поле HI можно пропустить разрядный ток конденсатора. Для этой цели может быть применена спомогательная обмотка, магнитное поле которой ослабляет магнитное поле HI, регулирующее выпуск и впуск электронов из ловушки. .

14)Магнитное поле, служащее для выпуска электронов из ловушки, может быть создано током очень большой частоты соответствующей волне порядка нескольких метров. При этом можно имгть модулированный низкой частоты ток очень высокой частоты (ко joTKHe волны) с целью получения максимальной скорости изменения магнитного поля HI, контролирующего выход электронов из лоьушки.

15)Магнитное поле в ловушке может быть неоднородным н такнм образом рассчитано, чтобы

электрон, встудипший в ловушку, после очень .длинного пути в ней по искривленным траекториям вышел самостоятгльно из сферы магнитного поля я напраЕИЛся по пути 5-6-7. Таким образом поле //1 будет постоянным по временно, но различным Яг , Яг Я/,. в различных своих частях (фиг. 8). При этом время пробега электрона по сложному пути, в ловушке будет порядка периода приложенно.о к электродам 1 и 2 или 7-8 напряжения.

На рис. 9 представлена примерная траектория электрона в ловушке по винтовой линии с крайне малой величиной шага этой винтовой линии. Указанное движзние может быть вызвано боковым (по оси БИНТОВОЙ линии) даьлением, отталкиванием электронов друг от друга, или же в некоторых случаях может быть вызвано очень небольшим ускоряющим, или, наоборот, задерживающим электрическим полем внутри ловушки

(поле от вспомогательного источни или поле между электродами 7-8, или 1-2). После того, как электрон пройдетэту винтовую линию и по ней- „поднимется таким образом, что попадет в сферу влияния поля 7-8,он .захватится этим полем и выйдет из ловущки. При этом за время прохождения электроном длинного пути по лоьушке напряжение на электродах 1-2 и 7-8 успеет изменить свой зндк или направлениг.

Предмет изобретения. Разрядная трубка, отличающаяся применением магнитного поля (например, Н, ffg на фиг. 1 и 2), заставляющего электроны, первоначально идущие вдоль оси электродов, снабженных отверстиями, например, 2-7 на фиг. 3, описывать многократные замкнутые пути до тех пор, пока фаза напряжения на каждом электроде трубки не изменится на 180°.

Фиг2

Фиг.4 Фиг.

ЛО I л/ 1

Фиг.З