Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения свч- диапазона

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано при разработке генераторов широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) в сантиметровом диапазоне длин волн. Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона представляет собой плоский фотокатод 1 и расположенный на некотором от него расстоянии анод 2, который выполнен в виде проводящих пластин, установленных под углом к поверхности фотокатода 1. Пластины установлены с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода 1. Данное изобретение позволило повысить эффективность генерации и получить импульсы широкополосного ЭМИ СВЧ-диапазона в частотном режиме работы и при этом сохранить и продлить срок службы фотодиода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано при разработке генераторов мощных широкополосных электромагнитных импульсов (ЭМИ) в сантиметровом диапазоне длин волн.

Известно устройство для генерации широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) СВЧ-диапазона, описанное в патенте РФ №2488909, опубл. 27.07.2013, под названием «Способ генерации широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) СВЧ-диапазона и устройство для его осуществления», включающий в себя плоский вакуумный фотодиод, систему ввода лазерного излучения (ЛИ), обеспечивающую наклонное падение ЛИ на фотокатод, систему вывода ЭМИ, вакуумную камеру, расположенную над анодом, импульсный или импульсно-периодический лазер, генератор импульсов напряжения, содержащий несколько одинаковых элементов, состоящих из плоского фотодиода с отражающими ЭМИ электродами и вакуумной камеры над ним, соединенных в стопку, системы ввода ЛИ и вывода ЭМИ расположены на противоположных торцах фотодиодов.

К недостаткам данного изобретения следует отнести следующее.

Для инициирования эмиссии электронов с фотокатода используется отражение лазерного излучения от поверхностей электродов. Однако фотокатоды с высокой квантовой эффективностью имеют низкий коэффициент отражения излучения, что приведет к существенному ограничению рабочей длины катода и неравномерной эмиссии электронов по длине катода, либо к необходимости использовать неэффективные фотокатоды е большим коэффициентом отражения.

Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является техническое решение, описанное в работе А.А. Кондратьев, Ю.Н. Лазарев, А.В. Потапов и др. «Экспериментальное исследование генератора ЭМИ СВЧ-диапазона на основе сверхсветового источника», Доклады РАН, 2011, Т. 438, №5, С. 615, включающее в себя анод, вакуумный фотодиод с плоским фотокатодом, систему ввода лазерного излучения (ЛИ), обеспечивающую наклонное падение ЛИ на фотокатод, систему вывода электромагнитного излучения (ЭМИ), импульсный или импульсно-периодический лазер, источник напряжения.

Недостатком данного технического решения является использование в генераторе прозрачного для электронов анода, выполненного в виде сетки из тонких проводящих элементов. При работе фотодиода в частотно-импульсном режиме возможен их быстрый нагрев, провисание и замыкание катод-анодного зазора. Другим недостатком является попадание высокоэнергетичных электронов на окно ввода лазерного излучения, что приводит к десорбции газов отравляющих фотокатод, тем самым, уменьшая срок службы фотодиода.

Задача настоящего изобретения заключается в создании устройства, позволяющего повысить эффективность генерации и получить импульсы широкополосного ЭМИ СВЧ-диапазона в частотном режиме работы, при этом сохранить и продлить срок службы фотодиода.

Это достигается тем, что в устройстве генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, включающем в себя анод, вакуумный фотодиод с плоским фотокатодом, систему ввода лазерного излучения (ЛИ), обеспечивающую наклонное падение ЛИ на фотокатод, систему вывода ЭМИ, импульсный или импульсно-периодический лазер, источник напряжения, согласно изобретению, анод выполнен в виде набора проводящих пластин, установленных с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода, с зазором между собой и зафиксированных под углом к фотокатоду.

Кроме того, пластины анода выполнены совместно с пружинными элементами.

Технический результат заключается в том, что удалось повысить эффективность генерации за счет того, что ЭМИ выводится из разрядного промежутка не через торец, а между анодными пластинами, образуя тем самым единичные источники ЭМИ, излучение которых когерентно складывается в узконаправленный пучок, выходящий в направлении зеркальном углу падения лазерного излучения, через которые и вводится инициирующее лазерное излучение, увеличить длительность непрерывной генерации за счет использования более массивных, чем проволочки, пластин с пружинными элементами для предотвращения их деформации, а также увеличить срок службы фотодиода, предотвратив попадание ускоренных электронов на входное окно.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

Новые признаки устройства генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона (анод выполнен в виде набора проводящих пластин, установленных с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода, с зазором между собой и зафиксированных под углом к фотокатоду) не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

На чертеже изображен пример выполнения устройства генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, на котором обозначены следующие позиции:

1 - плоский фотокатод;

2 - анод.

Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона представляет собой плоский фотокатод 1 и расположенный на некотором от него расстоянии анод 2, который выполнен в виде проводящих пластин, установленных под углом к поверхности фотокатода 1. Пластины, установлены с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода 1.

Работа устройства генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, изображенного на чертеже, начинается с подачи импульса напряжения на катод-анодный промежуток. В момент достижения максимума напряжения фотокатод 1 (например, сурьмяно-цезиевый) облучают импульсным лазерным излучением с плоским фронтом, наклонно падающим на него через анод 2, выполненный в виде проводящих пластин, например из коррозионностойкой стали 12Х18Н9Т, создают импульс тока, распространяющегося вдоль межэлектродного промежутка со сверхсветовой фазовой скоростью, осуществляют генерацию ЭМИ внутри разрядного промежутка и вывод ЭМИ через зазоры между пластинками анода 2, выполненными совместно с пружинными элементами, образуя тем самым единичные источники ЭМИ. Излучение единичных источников, когерентно складывается в узконаправленный пучок, выходящий в направлении зеркальном углу падения лазерного излучения.

Заявляемое устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона позволило добиться повышения эффективности генерации, получить импульсы широкополосного ЭМИ СВЧ-диапазона в частотном режиме работы и при этом увеличить срок службы фотодиода.

Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, экспериментально подтверждена работоспособность устройства генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона и способность достижения усматриваемого заявителем технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

1. Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) СВЧ-диапазона, включающее в себя анод, вакуумный фотодиод с плоским фотокатодом, систему ввода лазерного излучения (ЛИ), обеспечивающую наклонное падение ЛИ на фотокатод, систему вывода ЭМИ, импульсный или импульсно-периодический лазер, источник напряжения, отличающееся тем, что анод выполнен в виде набора проводящих пластин, установленных с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода, с зазором между собой и зафиксированных под углом к фотокатоду.

2. Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) СВЧ-диапазона по п. 1, отличающееся тем, что пластины анода выполнены совместно с пружинными элементами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электронной СВЧ-техники, в частности, к мощным СВЧ-приборам О-типа. Способы формирования сгустков высокой плотности энергии в электронном сгустке, образованном источником электронов, в котором формирование сгустков, подлежащих окончательному группированию перед их выходом из ряда СВЧ-полей, может быть осуществлено в пролетном клистроне путем ступенчатого модулирования скорости и плотности распределения электронов в электронном потоке, в ядрах сгустков электронов с помощью воздействия на электронный поток ряда СВЧ-полей.

Изобретение относится к области импульсной техники, а именно к высоковольтным импульсным источникам электропитания сверхвысокочастотных (СВЧ) прямопролетных генераторов и усилителей.

Изобретение относится к области электронных приборов СВЧ, в частности к лампам бегущей волны. Лампа бегущей волны с вводом и выводом энергии, содержащими передающие линии волноводного типа, с пространством взаимодействия в виде замедляющей системы, содержащей спираль, опорные диэлектрические стержни и металлический экран, с локальным поглотителем, выполненным на основе резистивной пленки, размещенной на опорных диэлектрических стержнях.

Оротрон // 2634304
Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к конструкции источника высокочастотных электромагнитных колебаний коротковолновой части миллиметрового и субмиллиметрового диапазона волн.

Изобретение относится к области плазменной техники и может быть использовано для выделения пучков электронов из плазмы рабочей среды, создания электрических генераторов на основе энергии электронных пучков, электрореактивных двигателей, электронно-лучевых и ионно-лучевых приборов.

Изобретение относится к технике генерации мощных сверхширокополосных (СШП) электромагнитных импульсов (ЭМИ) субнаносекундного диапазона длительностей и может быть использовано при разработке соответствующих генераторов для средств связи, радиолокации, навигации и радиоэлектронной борьбы.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к электровакуумным двухрезонаторным генераторам СВЧ клистронного типа с двухзазорным первым резонатором. Первый резонатор обеспечивает самовозбуждение генератора в режиме автогенерации на противофазном виде колебаний и достаточно эффективное группирование электронов.

Способ генерации электромагнитного излучения СВЧ диапазона относится к технике СВЧ и может быть использован при разработке генераторов мощных широкополосных электромагнитных импульсов в сантиметровом, миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн.

Изобретение относится к радиотехнике и электронике сверхвысоких частот и может быть использовано в установках ускорителей заряженных частиц, в СВЧ устройствах, а именно установках СВЧ нагрева, радиолокационных станциях, СВЧ фильтрации радиосигналов, для увеличения функциональных возможностей усилителей СВЧ сигнала с электронными потоками.

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к электровакуумным приборам СВЧ, и может быть использовано, например, в радиолокации, радиопротиводействии и в других областях техники.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано при разработке генераторов широкополосного электромагнитного излучения в сантиметровом диапазоне длин волн. Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона представляет собой плоский фотокатод 1 и расположенный на некотором от него расстоянии анод 2, который выполнен в виде проводящих пластин, установленных под углом к поверхности фотокатода 1. Пластины установлены с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода 1. Данное изобретение позволило повысить эффективность генерации и получить импульсы широкополосного ЭМИ СВЧ-диапазона в частотном режиме работы и при этом сохранить и продлить срок службы фотодиода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх