Электронная пушка

 

ЭЛЕКТРОННАЯ ЛШКА с модуляцией, содержащая катод, Аокусирунндий эл(вктрод, анод и упрайлянмций электрод в виде толстой диафрагмы с отверстием, расположенный между фокусирующим электродом и анодом, о т - л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения мощности электронного пучка и уменьшения веса источников ПИТАНИЯ за счет обеспечения низковольтной модуляции (менее О,.25 напря-- жения анода), выступакщая над эмиттирующей поверхностью катода часть , фокусирующего электрода имеет продольный размер, равный

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ЮЛИ

РЕСПУБЛИК

«е «и ($1)$ Н 01 J 23/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЗЬСТВУ вЂ” х- 0,05-0,4, 1 к .

1ка а„ ,1 = 0,5--1,2;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPH fHHT СССР

1 (21) 2146963/25 (22) 20.06.75 (46) 30;05 91.Бюл. У 20 (72) Т.В.Муравьева, И,В.Апямовский и И.М.Пушкарева (53) 621.385.032 (088.8) (56) 8цзЫиит А.D., I4olokovsky 8 .I., ЕуЬ|п G.P. Тпчезй18аС1оп of Electron

Guns with Electron Beam Current

Control. 3-rd Czechosl. Conf. on

Electronics and Vacuum Physics Transactions, Асайеица РиЬ1хсЬхп8 Ноизе

Praque, 1967, р.577-588..

Молоковский С.И., Сушков А.Д. Интенсивные электронные и ионные пучки.

М.: Энергия, 1972, с,17,20,180-181. (54)(57) ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА с модУлЯцией, содержащая катод, Ьокусирующий электрод, анод и управляющий электрод в виде толстой диафрагмы с отверстием, расположенный между фокуси- рующим электродом и анодом, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с

Изобретение относится к электрон, ной технике, в частности к конструкциям электронных пушек для СВЧ-приборов типа "0" (клистроны, ЛБВ).

Лля приборов, где требуется модуляция (управление) электронного пучка, применяют электронные пушки со. специальными электродами, расположенными между катодом и анодом. Широко распространены конструкции с управляющими сетками. Однако при переходе к большим значениям средней мощности пучка сетки становятся ненадежяыми из-за перегрева. целью повышения мощности электронного пучка и уменьшения веса источников питания за счет обеспечения низковольтной модуляции (менее 0,.25 напря". жения анода), выступающая над эмиттирующей поверхностью катода часть,. окусирующего электрода имеет продольный размер, равный (О 01-0,2)1 а остальные размеры элемейтов пушкМ выбраны из условий соблюдения соотношений — ->О 65

9 где 1 - расстояние между катодом и управляющим электродом;

1„ - расстояние между катодом и анодом;

dy - диаметр отверстия в управляю.щем электроде;

Йк — диаметр катода;

da — диаметр отверстия анода.

©и

Поэтому разработаны пушки с бес- ф сеточными управляющими электродами. @

Однако эти пушки имеют значительно большее .значение модулирующего напряжения. Актуальным является его сниже-: ние, так как при этом резко снижаются габариты и вес аппаратуры (модулятора), повышается ее надежность.

Наиболее близким техническим ре- Ф шением к предлагаемому является электронная пушка с управляющим электродом, который позволяет производить модуляцию (управление) пучка за счет изменения потенциала на этом управляющем

537564 электроде, так называемая пушка с первичным анодом или толстой диафрагмой.

Эта пушка состоит иэ катода, фокусирующего электрода, анода и управляющего электрода в виде толстой диафрагмы с отверстием, Расположенного меж" ду фокусирующим электродом и анодом.

Первые три электрода образуют диодную часть пушки. Катод является эмиттером электронов и имеет форму части сферы. Фокусирующий электрод имеет потенциал, равный потенциалу катода, т.е. нулю. Его форма вычисляется или подбирается так, что на всем протяжении от катода до первичного анода на границе электронного потока отсутствует нормальная составляющая электрического поля. Поэтому фоку" сирующий электрод обычно имеет форму тела вращения в виде конуса, продольный размер которого (т.е. размер в направлении оси пушки) достаточно большой по сравнению с расстоянием от катода до управляющего электрода. 25 управляющий электрод (толстая диафрагма или первичный анод) служит для вытягивания тока с катода при подаче на него положительного относительно катода потенциала. При потен- 30 циале катода, равном нулю или меньше нуля, ток отсутствует, пушка заперта.

Анод пушки располагается за управляющим электродом.,Потенциал анода опрецеляет скоРость электронов сфор 35 мированного пучка, используемого в пространстве взаимодействия прибора.

Однако такая пушка не обеспечивает низковольтной модуляции, т.е. от" носительное напряжение модуляции 40 не может быть менее 0 25 напряжения анода. При этом, как показывает расчет, максимально возможное значение первеанса пучка равно 0,2 мк АВ

Это является следствием того, что 45 при известных форме и соотношении размеров электродов электрическое поле анода не проникает s диодную часть пушки.

Цель изобретения — повышение средней мощности электронного пучка и уменьшение веса источников питания за счет обеспечения низковольтной модуляции (менее 0,25 напряжения анода) для значений первеанса пучка более

0 2 мк АВ з55

Это достигается тем, что в предлагаемой электронной пушке выступающая над эмиттирующей поверхностью катода часть Фокусирующего электрода имеет продольный размер, равный (0,01-0 2) 1ка, а остальные размеры элементов пушки выбраны из условий соблюдения соотношений:

= 0,05-0,4 †. - 0,5-1,2;

Д 1Ф

1

1ка

) 0 65 1а

° Э

1 где 1 — расстояние между катодом и управляющим электродом;

1 „ — расстояние между катодом и анодом;

d y - диаметр отверстия в управляющем электроде;

d к — диаметр катода;

d а диаметр отверстия анода.

На чертеже изображена предлагаемая электронная пушка. . Она имеет катод 1, Фокусирующий электрод 2, управляющий (модулирующий) электрод 3, анод 4 с отверстием

5. В управляющем электроде выполнено отверстие 6.

Пушка работает следующим образом.

В режиме эапирания, на управляющий электрод 3 подается отрицательный по тенциал относительно катода 1. Пушка считается запертой, когда ток катода 1 равен нулю.

В режиме токоотбора на управляющий электрод 3 подается напряжение, составляющее несколько процентов от анодного. По характеру сил, действующих на электроны, пушку можно разделить на четыре области. Первая (прикатодная) область является собирающей электронной линзой, так как .здесь силы направлены в сторону оси. Вторая область, расположенная под управляющим электродом 3 в той его части, которая обращена к катоду I является сильной рассеивающей линзой, так как здесь силы направлены в сторону от оси. Третья область расположена под управляющим электродом 3 в той его части, которая обращена к аноду 4. Здесь — сильная собирающая линза. Четвертая область — рассеивающая линза вблизи анодного отверстия 5. Собирающее дейст вие. третьей области пушки резко возрастает по мере увеличения размера управляющего электрода 3.

7564 меньше некоторой величины, составляющей около 0,65 диаметра анода 4. Вдали от плоскости анода 4 влияние формы отверстия

5 мало, существенную роль играют форма и размер на длине, равной примерно радиусу отверстия 5, Обоснованием выбора пределов со10 отношения размеров электродов, необходимых для достижения цели изобретения, является серия расчетов на

ЭВИ электронных траекторий и электрических полей для ряда вариантов размеров электродов предлагаемой пушки, подтвержденная экспериментальными исследованиями пушек °

Объектом расчетов и экспериментов являются пушки предлагаемой конструк20 цни со следующими параметрами : Р =

=(О 4 1 2) 10 АГАВ З © U 4= (1522)73, компрессия по п1".оцади 50-90.

Известные пушки с бессеточной модуляцией обеспечить таких параметров

25 не могут.

Расчеты и эксперименты подтверждают, что предлагаемые предельные размеры соотношений электродов обеспечивают низкий уровень модулирующего нап30 ряжения при высоком первеансе.

53

Каждая линза не является самостоятельной, а определяется совокупностьк размеров всех электродов, подобранных следующим образом. Продольный (вдоль оси пушки) размер управляющего электрода 3 должен составлять 0,41,2 расстояния анод-катод, диаметр отверстия 6 в управляющем электроде

3 должен составлять 0,5--1,2 диаметра катода 1, расстояние между катодом

1 и управляющим электродом 3 должно составлять 0 05-0,4 расстояния катоданод, фокусирующий электрод 2 должен выступать над катодом 1 на 0,01-0,2 расстояния катод-анод, а отверстие в аноде 4 должно быть большим, чем

0,65 отверстия в управляющем электроде 3.

Такое сочетание конструктивных особенностей приводит к принципиальным отличиям картины поля, образованной электродами предлагаемой пушки, от известных классических.

При этом возможны различные формь1 электродов пушки, которые удовлетворяют совокупности отличительных признаков. Отверстие 6 в управляющем электроде 3 пушки имеет вид гладкого или ступенчатого цилиндра или совокупности цилиндрических и конусных поверхностей. Анод 4 тоже может иметь различные формы. Уменьшение диаметра отверстия 5 в аноде 4 увеличивает первеанс, однако при этом значительно повышается напряжение .запирания.

Поэтому для целей предлагаемого изобретения нельзя сделать этот диаметр

Кроме того, предлагаемая пушка имеет хорошую ламинарность потока, который можно оптимально согласовать с фокусирующим полем, в частности с периодическим магнитным полем. Это подтверждают как расчет, так и эксперимент.

537564

Редактор О.Вркова Техред. И.Дидик: Корректор Л-.Патай

Ю В М а4ЮЙ

Заказ 2559 . Тирам- 314 .. Подписное. ВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открмтиям нри ГКНТ СССР

113035, 3Ьсква, %35, Раувска» неб. ° д. 4/5 ь

; Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Уагород, ул. Гагарина, 101