Электронная лампа

 

№ 60980

Класс 21, 13а

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

H. Д. Девятков, Е. Н. Данильцев и И. В. Пискунов

ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАМПА

Заявлено 2! мая 1940 г. за ¹ 35736 (303049) в Наркомат электропромышленности СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» ¹ 3 за 1942 г, Предметом данного изобретения является электронная лампа с тормозящим полем для детектирования или генерирования электромагнитных колебаний очень высокой частоты. В предлагаемой лампе перемен«ое высокочастотное поле взаимодействует с электронным потоком только в пространстве между двумя сетками, являющимися частями резонирующего колебательного контура, а постоянные тормозящее и ускоряющее поля действуют между этими сетками и электродами, расположепными по обеим сторонам от них. С целью фокусировки электронного потока в предлагаемой лампе, согласно изобретению, применены дополнительные фокусирующие цилиндрические электроды, находящиеся по обеим сторонам сеток вблизи катода и отражающего электрода лампы.

Сущность изобретения поясняется чертежами; на фиг. 1 показана предлагаемая лампа в продольном разрезе; на фиг. 2 изображен внд ее сбоку; на фиг. 3 приведена принципиальная схема.

Баллон 1 лампы сделан из красной меди, так как он одновременно является и высокочастотным контуром. Стенки баллона выполнены таким образом, что они при помощи специального устройства (не показанного на чертеже) могут сдвигаться и растягиваться. Благодаря этому контур лампы можно подстраивать на любую длину волны в выбранном диапазоне. С двух противоположных концов баллона наварены стеклянные трубки 2, в которые впаяны ножки лампы.

На одной из ножек укреплены плоский оксидный катод 8 и фокусирующее кольцо 4. На другой ножке укреплены анод 5 и второе фокусирующее кольцо б. В широкой части баллона лампы сделано отверстие. через которое при помощи петли 7 осуществляется связь с контуром

Один конец петли присоединен к внутренней стенке баллона, другой выведен из лампы через стеклянный колпачок. Петля устроена таким обра№ 60980 зом, чтобы ее было удобно сочленить с коаксиальной линией.

Эмитированный катодом 8 электронный поток пронизывает колебательный контур 1, к которому приложено высокое положительное относительно катода напряжение. За контуром поток электронов тормозится полем анода 5, потенциал которого равен или близок к потенциалу катода.

Электроны, прошедшие междусеточный зазор колебательного контура в ускоряющую фазу (т. е. когда вектор переменного электрического поля между сетками совпадает по направлению со скоростью электронов), получают прирост скорости, а следовательно, и кинетической энергии. Они долетают до анода и садятся на него, благодаря чему исключаются из дальнейшей игры.

Наоборот, электроны, прошедшие междусеточный зазор контура в тормозящую фазу электрических колебаний контура, не долетают до анода и возвращаются снова к контуру. Расстояние сетка — анод подбирается с таким расчетом, чтобы вернувшиеся электроны вновь пронизывали междусеточньш зазор контура в момент тормозящей (но в обратном направлении) фазы.

Для этого электроны должны двигаться в этом пространстве в течение времени, гриблизительно равного нечетному числу полупериодов.

Если при первом пролетании выделяемая тормозящимися электронами энергия приблизительно компенсируется поглощаемой энергией ускоряющимися электронами, то выделенную энергию вернувшимися электронами компенсировать некому, т. к. ускоренные электроны вьшали из игры.

Попав в пространство сетка — катод, эти электроны вновь испытывают торможение, в некоторой плоскости поворачивают и опять летят к сеткам. Расстояние сетка-катод подбирается таким образом, чтобы пронизывающие междусеточный зазор в третий раз электроны опять попадали в тормозящую фазу колебаний контура. Для этого дважды подвергавшиеся торможению электроны должны двигаться в пространстве сетка — катод в течение времени, также приблизительно равного нечетному числу полупериодов.

Таким образом, оказавшись однажды в тормозящей фазе, электройы почти все время будут находиться в ней. Они будут совершать около сеток, так называемый, «баркгаузеновский танец», выделяя при каждом пролетании контура колебательную энергию и постепенно оседая на сетки контура.

Так как электростатические поля сетка — анод и сетка — катод плоские или почти плоские, период колебаний электронов будет зависеть от амплитуды этих колебаний, другими словами от скоростей, с которыми электроны пронизывают сетки.

Следовательно, период затухающих колебаний каждого электрона будет постепенно изменяться и потому эти колебания будут выходить из синхронизма с колебаниями контура. Чтобы «танцующие» электроны не переходили ввиду этого из тормозящей фазы колебательного контура в ускоряющую фазу, желательно их постепенно извлекать из рабочего процесса, дав им пролететь туда и обратно небольшое число раз. Такое исключение электронов из потока совершат сетки колебательного контура, которые при каждом пролетании облачка электронов берут на себя некоторую часть их. Таким образом, существует вполне определенна» оптимальная проницаемость сеток, причем эта величина взаимно связана с амплитудой колебаний контура, т. е. находится в зависимости от импеданса контура.

Если время пролета подобрано с помощью потенциалов (при дан№ 60980 ных расстояниях) так, что тормозящиеся при первом пролетачии электроны будут ускоряться при втором, то лампа будет представлять собой лишь поглощающее сопротивление. Для подведенных к контуру колеоаний она будет являться нагрузкой, вносящей большое затухание. Постепенно изменяя Время полета, мы придем K так03! п010жепию, 1 Огда тормозящиеся первый раз электроны не будут при обратном пролетанпи испытывать ни ускорения, ни торможения. В этом случае указанное

Выше вносимое электронами затухание почти упадет до нуля.

До CHx Hop лампа (1(ожет использоватьcs(, maH HpocToH CTcI Top, ибо без подводимых колебаний анодный ток = 0; с колебаниями появится анодный ток, зависящий от амплитуды колебан(ш.

При дальнейшем изменении времени пролета пронизываемь!й электронным потоком междусеточный зазор приобретает в силу вышеизложенного свойства отрицательного сопротивления. Начнется область регенерации. Подводимые к контуру слабые сигналы будут вызывать в нем значительные колебания и соответственно большои детекторный эффект. Наконец, при дальнейшех! изх(енении Времени пролета Вносимое электронами отрицательное сопротивление компенсирует потери контура, и мы вступаем в область самовозбуждения ко".åáàíèé. Такая область будет не единственной.

Таким образом, предлагаемая лах(па может использОВаться lсак детектор без регенерации, как детектор с регенерацией и IH как ус((литсль (регенератор) высокой частоты и, наконец, как 2втогеператор электромагнитных колебаний. По сравнению с диодом пли с баркгаузе:(овской лампой предлагаемая лампа отличается высшей чувствительностью.

IK преимуществам предлагаемой конструкции, как детектора, относится также жесткость колеоательной части, что уменьшает микрофонный эффект. По сравнению же с генераторными (э1ектронно-лучевыми. клейстронами) предлагаемая лампа имеет то преимущество, что здесь имеется всего лишь один колебательнь!й контур. Во-первых, это значиreabHo упрощает манипуляции, ocooeil«o когда применяlотся контур(1 черезвычайно высокой избирательности. Во-вторых, облегчается самовозбуждение, так как не приходится преодолевать, кром потерь основного колебательного контура, еще второго — модулирующс"o поток и третьего — обратной связи. Так как ускоренные электроны оседают на электрод с низким потенциалом, можно ожидать здесь (остаточно высокий к. и. д.

Предмет изобретения

l. Электронная лампа с тормозящим полем, в которой переменное высокочастотное поле взаимодействует с электронпым пото ом только в пространстве между двумя сетками, являющимися частям (резониру!ошего колебательного контура, а постоянные тормозящее и ускоряюще по. lя дейстВуют ме:кд3 этими сетками и электродами. p2c(1010æcHHы. i(11 (Io обеим сторонам от них, отл и ч 2 ющ 2 я с» тем, что, с целью фокуCHPOBIiH Э 1BKTPOHHOI O ПУЧК2, В НСИ ПР!!МРНЕI(Ь! ДОНО,1НИ ТЕ.1ЬНЫЕ (POK3, Cl!. рующие цилиндрические электроды, чаходящ.!еся по обеим сторонам сеток вблизи катода и отражающего электрода лампы. № 60980

2. Лампа по п. 1, отл и ч а ю ща я с я тем, что баллон выполнен с гибкими стенками для настройки лампы (путем сжатия или растяжения) при использовании баллона в качестве резонирующего контура.

Фиг. 2 1 Г фиг. 3

Редактор Богатырева ехред Т, П. Курилко Корректор P, T. Келембет

Поди. к печ, 11/11-64 r. Формат бум. 70 Х 108 /и. Объем 0,35 изд. л.

Заказ 1626. Тираж 200. Цена 5 коп.

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр. пр. Серова, д. 4

Московская типография Ко 24 «Главполиграфпрома»

Государственного комитета Совета Министров СССР по печати.

Москва, Г-19, ул. Маркса — Энгельса, )4,