Разрядная трубка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

13сеос "

Д; — - М 36529

Ф

Ф

АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

Класс 21 g, 13

ОПИСАНИЕ разрядной трубки.

К авторскому свидетельству М. M. Ситникова, заявленному

21 января 1929 года (заяв. свид. ¹ 39192).

0 выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 мая 1931 года. (390) Предлагаемая разрядная трубка имеет целью получение электронов, обладаюши х большими скоростями. Для этого при помощи магнитных полей заставляют электроны, первоначально идущие вдоль оси трубки, описывать многократные замкнутые пути. в специальных камерах .ловушках", назначение которых заключается в задержке 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 иа 180, после чего элекгроны устремляются в следующую „ловушку- и т. д., пока, посте многократного последовательного прохождения одной и той же переменной разности потенциалов, они не приобретут желаемой большой скорости и не будет выпущены наружу.

На чертеже фнг. 1 схематически изображает разрядную пустотелую трубку, питаемую переменным током и имеющую источник электронов в виде накалиьаемой проволоки, из которой вылетают электроны, совершающие сложный путь по трубке с ее камерами,ловушками" и после приобретения желаемой боллппой скорссти вылетают наружу через окно трубки; фиг. 2 †представляет собою ту же трубку, но не имеющую магнитных полей, отклоняющих электроны; фиг.3— 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 устройство источника электронов; фиг. 6— показывает кривые напряжения и магнитиых полей; фиг. 7 — представляет замкнутый путь электронов в ловушк, состоящей из целого ряда маленьких окружностей, сдвинутых, каждая, на очень небольшую величину; фиг. 8 — диаграммы 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 эл ктроде 1. Пусть в этот момент электрод 1 отрицателен, а электрод 2 полежителен, и напряжение между ними достигло максимума.

Электрон, про:етая пространство 1 — 2, приобретает скорость, с ответствующую пройденной им разности потенциалов У. На пути внутри п.лого электрода 2 — 7 создается магнитное поле Оь пери ндикулярное направлению движения электрона, (на фиг. 1 перпендикулярно плоскости чертежа).

Величина магнитного поля такова, что электрон соверш.ет непрерывный миог кратный замкнутый путь, двигаясь по траектории 3, 4, 5. Часть трубки с замкнутым путем электронов может быть ьазваиа „ловушкой". Назначение ее заключа.тся 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 Т1 меняет свое направление и уже на участке 7, 8 между противоположными электродами 7 и 8 устанавливается такое на ряжение,что электрод 7 отрицателен, 8 — положителен. Тогда выключается магнитное по.-.е Н1 целиком, или, частично, только на участке 3 — 4 пути (фнг. 4) и электроны уже не отклоняются, а вылетают из ловушки и направляются по пути 6, 7, 8, приобретая на участье 7 — 8 двойную скорость, Далее, на участке 8, 9 имеется магнитное поле Ьз, отклоняющее электроны и направляющее их ьо вторую ."овушку 10, 11, 12. 13, устроеннгю аналогично первой. Прй этом, в тот момент, ко да магнитное поле первой ловушки ьыключазтся целиком или частично, магнитное поле второй ловушки включается (фиг. 6). Электроны таким е образом дерехефят ф однои ловушки в другую, удваивая (йа участке 7, 8) свои скорости. Далее напряжение источника Т» опять меняет свое направление на первоначальное и в момент достижения максимума (для большего эффекта) магнитное поле Нз второй ловушки выключается таким же о(щазом, как и в первом случае(амагнирное„прле Н» в это время включено) и элек-троны стреомляются по пути 13, 14 и далее, отклоняясь на участке 14, 15, опять таки, помощью магнитного поля Н4 достигают своего исходного пункта отправления — электрода 1, но уже не с начальной скоростью, равной нулю, а со ско.ростью, равной двойному нап:яжению источника питания Т». Далее картина повторяется, и электроны. получают все большие и большие скорости,, совершая сложный луть ло трубке 1, 2, 3...

После достижения электронами желаемой скорости, последние могут быть выпущены йз трубки, или направлены, куда-либо в желаемую сторону, Например, посде нескольких периодов йриложенного напряжения, т.е.после многократного пробега электронов по пути 1, 2, 3..., и т. д. иа участке 8, 9 может быть или выключено магнитное поле Н, или включено вблизи участка 8 дополнительное магнитное поле Н;, которое налрцвит электроны, например, ло пути 8, 16 в окно 0 в вице металлической фольги, через которые электроны выпускаются наружу.. Электроны

Могут вылетать из сферы действия пола Н» также и ло ппичине лолученной ими слишком большой скорбсти.

Перйод "прилозсенно»"о" напряжения и период переменных сбставляк1ш»йх магнитных полей Н, и Нз могут быть»»не о»евь большими," хотя бы скорости элекгронов были и очень большими.

Исли бы не было ловушки, то нужно было бы

»паеть, слишком длинные участки пути 2 — 7 для того, "чтобы за это время пробега электрона цо

= пути 2 — 7 найрйжение источника Т, успело и=ременнть св и знак, или нужно было бы иметь слишком высокую частоту порядка длины волны нескольких мет ов, что йрактически трудно достижимо."С примейеиием >ке магнитных полейте» и Н в>емя пробега электронов может"быть-уве личено неог ; а иченно до желаемой величины без .потери скорости электронов . В этом и заключа тся роль, ловушек . При вторичном попада.нии тех же электроно"„например, в ловушку

3,4, 6; н4 уже стройной скоростью, очевидно, 4то траектофйя их будет пологая, они будут

j .\ двигаться ло окружности большего (в 3 раза)

-,:радиуса, но,время одного оборота останется тем же, так как последнее зависит от величины маг-,нитного лола Н». Камера 3, 4 — 5, 6 рассчитана тэкимчобразом, чтобы,в ней поместились траекторйи..электройов после многократного прохож,ценйя ими разности пбтенцналов. Следует, еще отметить, что выключение магнитного поля Н» "или Н, в ловушке сопровож,,дается сообщенцем дополнительной скорости находящимся в ней электронами,,что тоже увели;.ч»»взет эфф-.кт. Магнитное поле Н;, служащее для.выпуска лектронов, выключается после нескольких периодов питающего налряжения, 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 по трубке выпускались соответственно,в1сл дующ1»й период . Таким о бразом, возможен различный характер прохождения электронов: 1)новая „порция" электронов из катода 1 выпускае»ся тогда, когда предыдущая „порция" электронов уже прошла ьесь свой. путь и выпущена наружу.

В- эТом случае.магнитное поле Нь имеет частоту, меньшую частоты магнитных полей Н, и Нэ, »t вйкл»юЧае» ся после соответствующего промежуты. времени, нужного для многократного разгона э>»ектронов. При этом в каждой ловушке одно-. временно им.ются электроны только одинаковой скорости; 2) новая,порция" электронов выпускается каждый период и в этом случае в каждой ловушке. одновременно имеются электроны разных скоростей (одно, двух, трех, четырех и т. д, кратной величины). Выпуск электронов магнитным полем Нэ тоже производится каждый период, но начало выпуска запаздывает от начала впуска электронов около электрода;1сна",несколько периодов в зависимости от желаемого К-кратного разгона электронов, Осуществление выпуска электронов желаемой скорости помощью магнитного поля Н„- достигается тем что траектории электронов разных скоростей различны. Траэктстии более быстрых электронов ьытянуты больше в . поле- Н, и в некоторых случаях,и не требуется дополнительное,поле;Н5, так как, для щяктронов с все время увеличивающейся скоростью,.наступает такой момент; что поле Нз становится не достаточным, Таким образом, можно .заставить,электролой лоойти несколько. раз .ту >ке, разнодтЬ потенцйалов и в результате приобрести К-кратную скорость, где К вЂ” число последовательных прохожденийй электронов»через ту .же разностЬ потенцйалов: Таким образом, например, имея,в распоряжении устаноьку на 100.000 вольт,;можно„получить электроны, обладающие скоростью,в 1000000 вольт, если 10 раз пропустить электроны чвчерез ту же разность потенциалов,,т. е. получить, электроны со скоростью в миллион вольт,,имея.ист»»чдиком напряжения только 100000,вольт. Или„ще, имея миллион вольт, можно получить,,.эдектроиы со скоростью в несколько. миллионов, вольт,. Цак негруцно показать, магнитные поля,. непбходи»сые для этого, имеют сравнительно. очень .небольш1(ю величину, есл брать радиус закругления траекторий не очень малым

Детали устройства..таковы:

1) На пути электронов от 1.,ло 2 или от 7»до»8 может быть применена известная„:сложная,, qettводка напряжения по;.секциям таким образом,;что стеклянные трубки. несут иа себе только часть общего напряжения

2)- Можно иметь недве, ахеограи»»ченцов>.ttjt1tto ловушек, причем, весь путь,-электроцов -можно сделать только. прямолинейным. =(ф1»г,Д) ум о,>разом, что каждая:ловушка будете иметь электроны только определенной скорости.;В- этом случае не нужно-будет иметь. полей Нз и.Н, н выпуск .электронов будет. происходить автоматически после последней ловушки.

Эта схема несколько,проще.в омыслекднструкции ловушек, но за то имеет большее их количество .,3) Для„тогоо, чтобы да,прямоол»1не»ййх участках. эледтроны, имефдеййу11тельйо пряйоИйейШФ1 щщ, примэндютбяЯ. айфаЛь»Й6- магнйт»»ьте ЪоЖ A4" (фщ, 1 и фиг. 2 ; направля)отцйе пучбк",зяек м ,.4), Весь, путьо у41 грцйй вфтрЪ труб»й M )osef бухь, вь лул1ен металлй ес1ои»ти",слу%аЩийй айма - ками для стфляоннцх стенй труЬкамй- дйя ММ> чтобы предотвратить случоаййое- ттопа1»кийе элкок тронов на.ста1щи.сосуга, что может вызвать ах йцр реуивату о или пропдавленйе"и"прббой. Кроме т1эгоь, тра ктЬрия,элетп» ройов, .мат»рййерфа »1ути 2, З.д. 5;,6„;7долж н1 п оМЙоод1, о;ь вйрри diiWiif-" нЩ:оо„экРаиа з щ уцают1»его ог в»оеп1него: эйек- щцческфо, прля. Ма ерйалом" 6Й экранов: должен быть„материал не, мйбйнЫИ;: особенйо в ЫестИФ„@душам",. Д1орайц,должнЫ йметь, разрезы- - и не быть соединены друг с: друГой йо всейо длине разрядной трубки. Экраном могут быоть сбобще1яЖ. некоторые дополнительные нотенциалы, или они могут быть соединены непосредственно или через большие сопротивления утечки с электродами

1 или 2.

5) Магнитное поле в разных областях может быть и.ои одинаковой, или различной интенсивности. На фиг. 3 представлены схематически только траектории электронов в области с различной интейсйвйбстью магнитных полей.

Обратные пути могут быть тгми же самыми, или различными, параллельными друг другу, но все дальше и дальше отстоящими от ирямого пути.

6) Ловушки могут быть выполнены в виде камер с плоскими гранями с той целью, чтобы иметь меньшие амцервитки для создания маГнитных полей H и гтрк, К плоским граням камеры прилегают железные сердечники электромагнитов таким образом, чтобй междужелезное пространcTko было мейьше.

7) Выпуск электройов из ловушек н впуск их туда производится лйбо полнйм вы»олючением и включением, магнитных полей Н» и Нэ, либо частичным их включением или выключением,.что показано схематически на рис. 4.

Маг,.итное поле Н» состоит из двух частей Й,, Н," и направлеойо пеорйейдйкулярно плоскости чертежа. На фиг. 4 представлено примерное сечение сердечников эл зктромагнитй, создаЮщиХ по,оя Н» и И»". Поле Н»" йредставМяетсобой род клапана, впускающего электроны в ловуШку Я, причем при каждом обороте электроны проходят через поле Н»". Если выключить поле Н»", то электроны пройдут по пути 4 — 5, ужг не отклонятся полем Н»" опять в ловушку, а ьыйдут из ловушки и пойдут по цути 5 — 6 и далее. Если включить все поле Н», то электроны, двигающиеся о кругу, начнут двигаться по касательным в кругу и таким образом, только часть электронов будет использована и пойдет по пути 5 — 6, 7 — 8, а остальные ударятся в стенки камеры ловушки.

Поэтому и является целесообразным иметь дополнительное поле Н»".

8) После „разгона" электронов до требуемой величины скорости, последние могут быть выпушены наружу из трубки по пути 16 — 17, так как . для все увеличиваюшейся скорости (после каж.його прохождения электронов по пути 1 — 2 и 7 — 8) электронов магийтньтеполя Мябудут-иедостаточны и электроны не отклонятся„а пойдут по "направлению. 16-17, и-. через,. металличеокоф., окно О из фольги- ;могут быть.вь»пущены.наружу,"

9> Для введения; в. трубку электронов- применяется: особый - катод. (фиг; 5). Катод n (накалро вагмая проволока) ттомещаетея.. с(5рку. в, осой от отростке; К сетке P приложено о полощщелщоо напряжение;. К сетке. с..п.иложено между точ.-. ками М и N переменное нанроцкенне,.очЕнь, akk:, сокой частоты (например; соответствуюШеа волщ в: нгсколько метров). В тпмждучае,,ко. да к,сетке с приложено ускоршощее напряжейне, электроо .ы, . подходят к сетке р. и, в болыцей чаед,прцхрду, через: йеэ и попадают в лространст во- перед ос-. новным катодом 1,. захватываиотсяо цолщ, меира, и 2 и таким образом. продедат весь слож щф, путь по. трубке и получают большие. скоуости.

За. другую половину- периода, корда сетка, с" имеет недостаточный потенциал saoKTpp@bl,. щ проходят через сетки с и р и не постуйают в разрядную трубку. Две сетки с и р могут быть заменены одной сеткой и катодом 1. Таким обрасом, электроны поступают в разрядную трубку

„порциями- с таким расчетом„чтобы они успели сделать весь сной сложный многократный путь по трубке — раньше чем будет впущена новая

„порция" электронов, с той целью, чтобы на пути между 1 и 15 были электроны только одинаковой скорости (К-кратной).

10) В то время, по ка электроны находятся в пути по трубке, электрическое напряжение, разгоняющее электроны, выключае»ся, и тогда электроны будут все время совершать замкнутый путь.

11) На фиг. 6 представлены примерные схематичные кривые напряжения магивотных напряжений Н»(вернее Н»"), Н, Нэ (вернее Из") Hq u

Н5" (два случая)

12) Магнитное ноле ловушки рассчитано таким об,>азом, чтобы электроны совершаia в ней замкнутый путь, например, по траектории. состояшей из целого ряда маленьких окружностей (фиг. 7), сдвинутых, каждая, на очень небольшую величина .в направлении от 4 к 5. Узкая траектория создается с целью удлинения времени пробега электронов.в ловушке -для того, чтобы за время одного прохождения электроноэ йо ловушке успеть -изменить -магнитное поле И»", так, чтобы электроны могли вылететь из ловушки, 13) Магнитное поле Н» должно очень быстро менять свою интенсивность. (этой целью через катушку, создающую магнитное поле H»" можно . пропустить разрядный ток конденсатора. Для втой цели может быть применена„вспомогательная обмотка, магнитное поле которой ослабляет магнитное поле Н» регулирующее выпуск и впуск электронов из ловушки.

14) Магнитное поле, служащее для выпуска электронов из ловушки, может быть создано током очень большой частоты соответстьующей волне порядка нескольких метров. При этом можно иметь модулированный низкой частоты тон очень высокой частоты (ко >откие волны) с целью получения максимальной скорости изменения магнитного поля И,", контролирующего выход электронов из лоьушки.

15) Магнитное поле в ловушке может быть неоднородным и таким образом рассчитан >, чтобы

Фиг.4 Р, /

J и, H„ электрон,. вступивший в ловушку, после очспь .длинного нути в ней по искривленным траекториям вышел самостоятельно из сферы магнитного поля и направился по пути 5 — 6 — 7. 1 акимобразом поле Н1 будет постоянным по временно, но различным Н1, Н,", Н1", Н1 " в различных сьоих частях (фиг. 8). При этом время пробега элек-. трона по сложному пути в л вушь,e будет порядка периода приложенно.о к электродам 1 и 2 или 7 — 8 напряжения.

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

3ксперт и редактор А. П. Селезнев (поле от вспомогательного источника или поле между электродами 7 — 8, или 1 — 2). После того, как электрон пройдет эту винтовую линию и по ней «поднимется" таким образом, что попадет в сферу влияния поля 7 — 8, он „захватится" этим полем и выйдет из ловушки. При этом за время прохождения электроном длинного пути по лоьушке напряжение на электродах 1 — 2 и 7 — 8 успеет изменить свой знак или направлени..

Предмет изо брет ения.

Разрядная трубка, отличающаяся применением магнитного поля (например, Н1, Нз на фиг. 1 и2), заставляющего электроны, первоначально идущие вдоль оси элекгродов, снабженных отверстиями, например, 2 — 7 на фиг. 3, описывать многократные замкнутые пути до тех пор, 1пока фазанапряжения на каждом электроде трубки не изменится на 180 . Хип. „Промполиграф".. Тамбо..ская. 12. .ак. 4i17