Разрядная трубка

-т х .- М 36529 Ф Ф АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕКласс 21 д, 13 ОПИСАНИЕ разрядной трубки. К авторскому свидетельству М. М. Ситникова, заявленному 21 января 1929 года (заяв. свид, М 39192). О 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, пос 1 е многократного последовательного прохождения одной и той же переменной разности потенциалов, они не приобретут желаемой большой скорости и не будет выпушены 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 ьылетзют наружу через окно трубки; фиг. 2 в 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 схемзтическое сечение сердечников электромагнитов, создающих магнитное поле, и заставляющее электроны совершить многократный путь в ловушках"; фиг, 5 - представляет схематически устройсто источника электронов; фиг. 6 - показывает кривые напряжения и магнитиых полей; фиг. 7 - представляет замкнутый путь электронов в ловушк., состояшей 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, сответствующую пройденной им разности потенциалов У. На пути внутри п.лого электрода 2 - 7 создается магнитное поле Оп пери ндикулярное направлению движения электрона, (на фиг. 1 перпендикулярно плоскости чертежа). Величина магнитного поля такова, что электрон соверш,ет непрерывный миог кратный замкнутый путь, дви,аясь 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 Т, 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 пое Н 1 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, кода магнитное поле первой ловушки выключается целиком или частично, магнитное поле второйловушкиз)саючается (фиг. 6). Электроны таким Фобразом дерехефятЙ 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 полеНз второй ловушки выключается таким же оразом, как и в первом случае(амагнирноеполе Н в это время включено) и влек- .троны"стремляютоя по пути 13, 14 и далее, отклоняясь на участке 14, 15, опять таки, помощью магнитного поля Н, 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 по трубке 1, 2, 3После 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 ро пути 1, 2, 3., и т. д.иа участке 8, 9 может быть или вык.зючено магнитное поле На, или включено вблизи участка 8 дополнительное магнитное поле На которое налрцвит электроны, например, ло пути 8, 16 в окно 0 в вице металлическойфольги, через которыеэлектроны выпускаются наружу. Электроны Могут вылетать из сферыдействия пола Нз также и по причине лолученной ими слишком большой скорости.Перйод "прилойенного" напряжения и периодцеременных сбставляк)ших магнитных полей Н, иН могут бытьне о 4 Ьвь большими," хотя бы скорости элекгронов были и очень большими, Ьсли бы не было ловушки, то нужно было бы меть, слишком длинные )участки пути 2 - 7 для того, "чтобы заэто время пробега электрона цо = пути 2 - 7 найрйжение источника Т, успело и- ременнть сз й знак, или нужно было бы иметь слишком высокую частоту порядка длины волны нескольких мет ов, что практически трудно достижимо."С примейеиием ке магнитных долей Н й Н время пробега электронов может" быть-увеличено неог; а иченно до желаемой величины без ,потери скоростиэлектронов. В этом и заклю.ча:тся роль ловушек. При вторичном попада,нии тех же электронвнапример, в ловушку 3,;4 в, 6; н уже стройной скоростью, очевидно, 4 то траектофйя их будет пологая, они будут двигаться ло окружности большего (в ч 3 раза) .,:радиуса, но,времяодного оборота останется тем же,.так как последнее зависит от величины маг.,нитного лола Й,Камера 3, 4 - 5, 6 рассчитана тздимчобразом, чтобы в ней поместились траекторйиэлектройов после многократного прохожденйя ими разности пбтенцналов.Следует, еще отметить, что выключение магнитного поляН "или Н, в ловушке сопровождается сорбщенцем дополнительной скорости находящимсц в.ней электронами, что тоже увели;,ч)ивает эфф;кт. Магнитное поле Н;, служащее для.выпускаэлектронов, выключается после не.скольких периодов питающего налряжения, чтобы выпускать электроны с блределенной скоростью.Далее оно может быть даже так рассчитано, чтобы выпускало электроны только большой скорости, а электроны, позднее вступившие в путь по трубке выпускались соответственно,ю)слдуюйцй период. Таким о бразом, возможен различный характер прохождения электронов: 1) новая порция" электронов из катода 1 выпускаеся тогда, когда предыдущая порция" электронов уже прошла ьесь свой. путь и выпущена наружу. В- эТом случае.магнитное поле На имеет частоту, меньшую частоты магнитных .полей Н, и Нз, й вйклюЧае ся после соответствующего промежутка времени, нужного для многократного разгона эектронов. 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 лолам На тоже производится каждый период, но начало выпуска запаздывает от начала впуска йлектроиов около электрода;.1 снзчиесколько периодов в зависимости от желаемого К-кратного разгона электронов, Осуществление выпуска электронов желаемой скорости помощью магнитного поля На 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,Н 5, так как, для щФктронов с все время увеличивающейся скоростьюнаступает такой момент; что поле Нз становится йе- достаточным,Таким образом, можно .заставить,электролой лоойти несколько, раз,ту рке,разностЬ потенцйалов и в результате приобрести К-кратную скорость, где К - число последовательных прохожденийй электронов. через ту,же разностЬ потенцйалов: Таким образом, например, имея,в распоряжении устаноькуна 100,000 вольт,;можно получить электроны, обладающие скоростью,в 10000 ЯО вольт, если 10 раз пропустить электроны чячрез ту же разность потенциаловт. е, получить, электроны со скоростью в миллион вольтимей,истчдиком напряжения только 100000,вольт. Илисе, имея миллион вольт, можно получитьэдектроиы со скоростью в несколько миллионов,вольт,. Как негруцно показать, магнитные поля,.непбходимыедля этого, имеют сравнительно очень .небольш 1(ю величину, есл брать радиус закругления траекторий не очень малымДетали устройстватаковы:1) На пути. электронов от 1 рдо 2 вли от 7 гдо 8 может быть применена известная:сложная щщводка напряжения по;.секциям таким обозом,;что стеклянные трубки. несут иа себе только часть общего напряжения , .:.: .,;.,;.г нч:.и2). Можно иметь недве, яхеограииченцо 4, чне)яо ловушек, причем , весь путь,-электроцов мощно сделать только. прямолинейным.:(ф 1 г,й)тукум о 5 разом, что каждая:ловушка будетг иметь электроны только определенной скорости, .-В этом случае не нужно. будет иметь. полей Нз и, Н 4 н выпуск,электронов будет. происходить автоматически после последней ловушки,Эта схема несколько, проще.в смысле кнструкции ловушек, но за то имеет большее их количество., .ф Весьпуть у 41 грцйЪ вфтрЪтрбЩмбШ 1бухь, вьлужен металййескити слу%ащиВ"экра-ками дляуфлянньрстеЪЙ труЬйамй"жй ММчтобы предотвратить случаййое- ттопаЪЙййе элкоктронов на,ста 1 щи, досуга, что может вызвать ихИФЛреруатурли,лропдзвлгнйе"и"прббой. Крометегъ траектория,элетг 1 ройов,мафййер,Иа 1 ути 2,836;,6;7,должн 1 проМЙоод 1 Ггь вйутриоплойт-"нщо ,ркраиа, зшотрцаюйего ог внешнего эМкщбнеско 1 о, лрля. Маерйаломйй экранов:долженбытьматериал не, мйбйный;: дсобенйо в 1 естИФ:ЖФУщ 4"ДЮрайц дойнЫ йметь, разрезы и небыть соединены друг с друГой йо всей длинеразрядной трубки. Экраном могут быь сбобще 1 яФнекоторые дополнительные нотенциалы, или онимогут быть соединены непосредственно или черезбольшие сопротивления утечкис электродами1 или 2,5) Магнитное лоле в разных областях можетбыть иаи одинаковой, или различной интенсивности. На фиг, 3 представлены схематическитолько траектории электронов в области с различной интейсйвйостью магнитных полей.Обратные пути могут быть тгми же самыми,или различными, параллельными друг другу, новсе дальше и дальше отстоящими от нрямогопути.6) Ловушки могут быть выполнены в виде камер с плоскими грайями с той целью, чтобыиметь меньшие ампервитки для создания магнитных полейй гтрк, К плоским граням камерыприлегают железные сердечники электромагнитовтаким образом, чтобй междужелезное пространстьо было мейьше,7)Выпуск электройов из ловушек и впуск ихтуда производится лйбо полнйм выключением ивключением, магнитных полей Н и Нэ, либочастичным их включением или выключением, чтопоказано схематически на рис. 4.Мзг,.итное прле Н состоит из двух частей ЙН," и налрФлейо перйейдйкулярно плоскостичертежа, На фиг. 4 представлено примерное сечение сердечников элзктромагиитй, создающиХлоая Н,ф и Н,". Поле Н" йредставйяет собой родклапана, влускающего электроны в ловунтку;7,причем лри каждом обороте электроны проходятчерез поле Н". Если выключить поле Н,", тоэлектроны пройдут по пути 4 - 5, ужг не отклонятся полем Нф опять в ловушку, а ьыйдут изловушки и пойдут ло лути 5 - 6 и далее. Есливключить все поле Н, то элгктрьны, двигающиесяло кругу, начнут двигаться по касательнымв кругу и таким образом, только часть электроновбудет использована и пойдет по пути 6 в , 7 - 8,а остальные ударятся в стенки камеры ловушки,Поэтому и является цглгсообразным иметь дополнительное лоле Н".8) После разгона" электронов до требуемойвеличины скорости, последние могут быть выпушены наружу из трубки ло пути 16 - 17, так как. для все увеличиваюшейся скорости (после каж.його прохождения электронов по пути 1 - 2 и7 - 8) электронов маглйтньте" поляМя будут-иеостаточны и электроны не отклонятсяа пойдрпо направлению.16 - 17, и через, метаащчеохоф;,окно О из фольги;могут быть.вьпущены наружу,"9) Для вьедениа, в. трубку электронов приме-.няется: особый. катод. (фиг; 5). Канд,п (нйчадИ ваемая проволока) ттомещаетея. сррку. в, ософщ.. отростке; К сетке Р приложено лоложихел 1 доф,напряжение;, К сетке. с;.пгиложено, между тол.;ками М и М переменное нанрекение, очень,вЬь,сокой частоты (например; соответствуюШеа варищв: нгсколько метров). В тпмждучаеко да к,сетке сприложено ускоряюшее напряжейИФ, эдектроды,подходят к сетке р и, з болыцей частд,прохрщу,через: йег и попадают в лространство. пгуед ос-,новным катодом 1,. захватываэтса цолщ меираи 2 и таким образом продедат весь сдж)щф,путь по. трубке и получают блльшиа. скоуости.За другую половину периода, когда сетка, с"имеет недостаточный потенциал эщцтроцы, щпроходят через сетки с и р и не постуйаютв разрядную трубку, Две сетки с и р могут быть заменены одной сеткой и катодом 1, Таким обрасом, электроны поступают в разрядную трубкупорциями. с таким расчетомчтобы они успелисделать весь сьой сложный многократный путьло трубке - раньше чем будет впущена новаяпорцияэлектронов, с той целью, чтобы на путимежду 1 и 15 были электроны только одинаковойскорости (К-кратной).10) В то время, пока электроны находятсяв пути по трубке, электрическое напряжение,разгоняющее электроны, выключаеся, и тогдаэлектроны будут все время совершать замкнутыйпуть.11) На фиг. 6 представлены примерные схематичные кривые напряжения магнитных напряжений Н(ьернее Н"), Нз Нз (вериее Нз") Н иН 5" (два случая).12) Магнитное лоле ловушки рассчитано такимоб,азом, чтобы электроны совершааи в ней замкнутый путь, например, ло траектории. состояшей из целого ряда маленьких окружностей(фиг, 7), сдвинутых, каждая, на очень небольшуюьеличин .в направлении от 4 к 5, Узкая траектория создается с целью удлинения времени пробега электронов.в ловушке для того, чтобы завремя одного прохождения электроноэ йо ловушкеуспеть. изменить магнитное поле И", так, чтобыэлектроны могли вылететь из ловушки,13 Магнитное поле Н должно очень быстроменять свою интенсивность. ( этой целью черезкатушку, создаюшую магнитное поле Н" можно .пропустить разрядный ток конденсатора, Длявтой цели может быть примененавспомогательнаяобмотка, магнитное поле которой ослабляет магнитное поле Н,", регулирующее выпуск и впускэлектронов нз ловушки.14) Магнитное поле, служащее для выпускаэлектронов из ловушки, может быть создано током очень большой частоты соответстьующейволне порядка нескольких метров. При этомможно иметь модулированный низкой частотытон очень высокой частоты (кооткие волны)с целью получения максимальной скорости изме.кения магнитного поля И,", контролирующеговыход электронов из лоьушки.15) Магнитное поле в ловушке может бытьнеоднородным и таким образом рассчитано, чтобы, Промполиграф". Там электрон,. вступивший в ловушку, после очспь .длинного нути в ней по искривленным траекториям вышел самостоятельно из сферы магнитного поля и напра 1 ился по пути 5 - 6 - 7. Такимобразом поле Н 1 будет постоянным по временно, но различным Н 1, Н,", Н 1", ц 1" в различных сьоих частях (фиг, 8). При этом время пробега элек-. трона 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 ло винтовой линии.с крайне малой величиной шага этой винтовойлинии. Указанное дьиж:ние может быть вызвано боковым (по оси винтовой линии) даьлением, отталкиванием электронов друг от друга, или же в некоторых случаях может быть вйзвано очень небольшим ускоряющим, или, наоборот, задерживающим электрическим полем внутри ловушки Эксперт и редактор А. П. Селезне(поле от вспомогательного источник 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 изобретения.Разрядная трубка, отличающаяся применением магнитного поля (например, Нп Нз на фиг, 1 и 2), заставляющего электроны, первоначально идущие вдоль оси элекгродов, снабженных отверстиями, например, 2 - 7 на фиг. 3, описывать многократные замкнутые пути до тех пор, 1 пока фаза,напряжения на каждом электроде трубки не изменится на 180.