Einfluß der Raumladung auf die Phasenfokussierung von Elektronenstrahlen

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Abstract
Infolge der Einwirkung eines achsialen elektrischen Feldes auf einen Elektronenstrahl bilden sich in einer bestimmten Entfernung Verdichtungen der elektrischen Ladung aus. Bringt man an dieser Stelle einen elektromagnetischen Resonator an, in welchem die kinetische Energie dieser Elektronenpakete durch Influenzwirkung in Hochfrequenzenergie umgewandelt wird, so bildet diese Anordnung einen Laufzeitgenerator (Triftrohr oder Klystron). Die vorliegende Untersuchung befaßt sich mit der Frage, ob das Zustandekommen der erwähnten Ladungsverdichtungen (Ballungen) durch die Raumladung der Elektronen und somit durch die zwischen denselben vorhandenen abstoßenden Kräfte verhindert werden kann; ferner wird der Einfluß dieser Raumladung auf den Wirkungsgrad untersucht. Die Untersuchung ergibt, daß die abstoßenden Kräfte die Ballung von Elektronen nicht verhindern. Diese wird sogar infolge der verlängerten Laufzeit insofern begünstigt, als man mit geringeren Aussteuerungen auskommt. Wenn die Raumladung einen bestimmten Wert überschreitet, kann keine Ladungs-bzw. Stromspitze am Ende des Laufraumes (Raum zwischen Steuerfeld und Resonator) erzielt werden, wie groß die Aussteuerung auch sein mag. Diese Spitze rückt dann in das Innere des Laufraumes. Unterhalb dieses kritischen Wertes der Raumladung beträgt der Wirkungsgrad 44%. Bei dieser Überlegung wurden die Elektronen nur bis zur Stelle ihrer Einholung verfolgt. Die nachteilige Wirkung der Raumladung stellt sich erst ein, wenn man versucht, den Wirkungsgrad durch Zulassung von Überholung der Elektronen zu steigern. Bei Annahme eines unendlich kurzen Steuerraumes beträgt er dann ohne Berücksichtigung der Raumladung 58%. Innerhalb des Laufraumes findet unter den Elektronen ein Energieaustausch statt, demzufolge die Elektronen bei höheren Raumladungen ihre im Steuerraum gewonnene Wechselkomponente teilweise verlieren. Ferner kommt noch hinzu, daß im Bereich der Überholung ein elektrisches Beschleunigungsfeld, her-rührend von der Raumladung des Elektronenstrahls, vorhanden ist, welches die Bildung von Ballungen beeinträchtigt. Infolgedessen bewegt sich der Wirkungsgrad je nach Größe der Raumladung zwischen 58 und 44%.

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