Klystron
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Das Klystron ist eine Verstärkerröhre die im GHz bereich arbeitet und sehr hohe Ausgangsleistungen erbringen kann.
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Geschichte
In den Anfängen der Hochfrequenztechnik waren die damals gebräuchlichen dichtegesteurten Röhren mit ihren hohen Gitterkapazitäten und kleinen Anodenverlustleistungen für den GHz bereich sehr unpraktisch. Insbesondere die Radartechnik war auf leistungsstarke Verstärker angewiesen. Das erste Klystron wurde 1937 von den Gebrüdern Varian entwickelt und sendete im Bereich von 13cm Wellenlänge.
Funktionsweise des Zweikammer-Klystrons
Die Elektronen werden von einer Glühkathode (1) emmitiert und "durchfliegen" einen Hohlraumresonator (2) in welchem sie im Rythmus des Eingangssignals beschleunigt oder abgebremst werden (Bunching / Geschwindigkeitsmodulation). Während die Elektronen "weiterfliegen", verteilt sich die Elektronendichte im Strahl unterschiedlich stark. Es entstehen Elektronenpakete die sich mit dem Eingangssignal ändern (Dichtemodulation). Der modulierte Elektronestrahl "durchfliegt" einen zweiten Resonator (3) und regt in diesem eine Schwingung an die dem Einganssignal entspricht aber eine wesentlich grössere Amplitude besitzt. Das nun verstärkte HF Signal wird aus dem Resonator ausgekoppelt (4) und an die Last abgegeben. Die Überreste des Elektronenstrahls werden im Kollektor (5) in Wärme und Röntgenstrahlung umgewandelt.
Die Leistung und Effizienz des Klystrons kann durch mehrere Resonatoren entlang des Elektronenstrahls noch wesentlich gesteigert werden (Mehrkammer-Klystron).
Anwendungsgebiete
Klystrons können Leistungen bis zu einigen 10 Megawatt und eine Verstärkung von ca. 60dB (1000 fache Verstärkung) erreichen. Der Frequenzbereich erstreckt sich von einigen 100 MHz bis hin zu einigen 10 GHz. Auf Grund dieser Eckdaten sind Klystrons predestiniert für starke UHF- und Mikrowellen-Sender, Radar, Industrielle Mikrowellenheizung, medizinische und wissenschaftliche Teilchenbeschleuniger sowie die Breitband-Satellitenkommunikation.
Klystrons an der SLS
Sämtlich Klystrons an der SLS stammen von der Firma THALES Electron Devices. Beim LINAC werden zwei Klystrons des Typs TH 2100 im Puls Betrieb verwendet.
Für den Booster und den Speicherring kommen 5 Klystrons des Typs TH 2161 zum Einsatz. Diese werden im CW Mode (Continuous Wave) betrieben.
