Коллектор с рекуперацией энергии

 

Союз Советскмн

Со@иапмстм месийн

Респубпнк

6127 (61) Дополнительное к авт. св (22) Заявлено 29.11.76 (21) 2 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Опубликоваио05.04. 79. Б

Дата опубликования опи

2, л.

1 3 23/027

Государственный номнтет

СССР оо делам нзооретеннй н отнрытнй

621.385, (088.8) (72) Автори изобретения

E1. ЕссНН и В. И. Желудков (71) Заявитель (54) КОЛЛЕКТОР С РЕКУПЕРАЦИЕЙ ЭНЕРГИИ

Изобретение относится к электронным сверхвысокочастотным приборам, использующим рекуперацию энергии электронов на коллекторе.

В известных конструкциях коллекторов с рекуперацией электроды коллектора с пони>кепным потенциалом, как правило, находятся в вакууме не полностью, и охлаждаемая сторона этих электродов соприкасается с атмосферой (1).

Это приводит к высокочастотному излучению из прибора в свободное пространство, к . необходимости зашиты от высоких напряжений, а также требует применения гидроразвязок (в случае жидкостного охлаждения), имеющих тем больший вес и габариты, чем выше питающие напряжения коллектора, и крайе неудобных для эксплуатации.

Известен также коллектор с рекуперацией энергии для электровакуумных приборов, включающий изоляторы и токовоспринимаю цие поверхности.

Коллектор представляет из себя систему изолированных электродов и проводников для ввода потенциалов, причем электроды с токовоспринимающими поверхностями, бомбардируемыми электронным пучком, закрепленные на диэлектрических изоляторах (керамика), заключены внутри одного электрода, являющегося частью вакуумной оболочки. прибора и снабженного средствами для охлаждения (2).

Одним из самых серьезных недостатков такого типа коллекторов является необхо1О димость применения специальных мер, предотвращающих передачу механических напряжений, возникающих вследствие различия коэффициентов температурного расширения керамики и материала элементов коллектора, что ведет к усложнению конструкции и уменьшению поверхности механического, а; следовательно, и теплового контакта наиболее теплонагруженной части коллектора-токоприемника с поверхностью подвергающейся охлаждению, что в свою

>О очередь приводит к возрастанию удельной мощности рассеяния и снижению надежности коллекторов, особенно при работе приборов в циклических режимах. Так, например, после серии термоциклов приборы та656127 ных известных коллекторов, но имеется ряд существенных преимуществ..Так в предлагаемой конструкции электрод, бомбардируемый и нагреваемый электронами, выполненный в виде электропроводящего покрытия на внутренней поверхности изолятора 4, практически не оказывает механических воздействий на керамический изолятор при циклическом нагреве и охлаждении.

Вес и габариты. предлагаемого коллектора за счет совмещения поверхности, бомбардируемой электронным потоком с внутренней поверхностью изолятора существенно ниже, чем в прототипе, упрощается кон50

55 кого типа не выдерживают механических испытаний.

Цель предлагаемого изобретения является повышение надежности коллектора и упрощение его конструкции с одновременным снижением веса и габаритов.

Она достигается тем, что токовоспринимающие поверхности выполнены в виде слоя электропроводящего материала, нанесенного на внутренние поверхности изоляторов. 10

На чертеже изображен наиболее типичный одноступенчатый коллектор электронов, по форме токовоспринимаюших поверхностей,выполненный согласно предлагаемому изобретению.

На чертеже изображена вакуумная оболочка 1 прибора, вывод 2 энергии, пространство 3 взаимодействия, изолятор 4, часть 5 вакуумной оболочки приборов 5, в которой закреплен изолятор 4, токовоспринимающая поверхность 6, совмещенная с внутренней поверхностью изолятора, выполненная в виде слоя электропроводящего материала, нанесенного на внутреннюю поверхность изолятора 4, защитное герметизирующее покрытие 7, проводник 8, система 9 охлаждения. 25

На внутреннюю поверхность изолятора 4, например, вжиганием, распылением или электролитически, путем осаждения на проводящую подложку, наносится слой электропроводяшего материала, например, меди или графита. Таким образом образуется токовоспринимающая поверхность. Изолятор закрепляется в коллекторной части вакуумной оболочки 5 прибора. Подача напряжения на токовоспринимающую поверхность 6 осуществляется с помощьЮ провод- 35 ника 8, имеющего с ней электрический, например, паянный контакт. Съем тепла с поверхности коллектора производится с помощью системы 9 охлаждения. Для зашиты от климатических воздействий предусмотре40 но герметизирующее покрытие 7.

Аналогичным образом могут быть выполнены и более сложные конструкции коллекторов с большим количеством ступеней.

Работа предлагаемого коллектора в приборе ничем не отличается от работы обычструкция коллектора и технология его изготовления, так как отсутствует необходимость закрепления (пайки) внутренних электродов к изолятору и отсутствуют сами эти электроды (их роль выполняет проводящее покрытие) .

Для устранения образования упруго отраженных и вторичных электродов покрытие рекомендуется выполнять шероховатым и из материала с низким коэффициентом вторичной эмиссии.

Выбор толщины электропроводяшего покрытия может быть осуществлен оптимальным образом, исходя из конкретных условий и зависит от материала покрытия и энергии электронов, которые определяют глубину проникновения электронов в вещество, а также, в случае импульсного режима, от длительности импульса, который наряду с характеристиками материала определяет величину «теплового скин-слоя».

К технико-экономическим преимуществам предлагаемой конструкции следует отнести то, что устранена необходимость применения гидроразвязок при многоступенчатой рекуперации или охлаждении одноступенчатого коллектора совместно с охлаждением корпуса прибора; устранено высокочастотное излучение из прибора в свободное пространство; повышена безопасность работы с приборами.

Кроме того, повышена надежность прибора по отношению к многократным циклическим тепловым нагрузкам; упрощена конструкция и технология изготовления прибора, так как при его изготовлении применяются наиболее современные методы массового производства, отработанные при производстве печатных плат; снижены вес и габариты коллектора.

Применение предлагаемого коллектора особенно перспективно в миниатюрных мощных приборах СВЧ-диапазона, эксплуатируемых в условиях жестких механических и температурных нагрузок, в частности, в приборах разового действия.

Формула изобретения

Коллектор с рекуперацией энергии для электровакуумных приборов, включающий изоляторы и токовоспринимающие поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения конструкции коллектора, токовоспринимающие поверхности выполнены в виде слоя электропроводящего материала, нанесенного на внутренние поверхности изоляторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3368104, кл. 315 — 5, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 249494, кл. Н 01 3 23/16, 1967.

656127

Составитель В. Клевцов

Редактор Б. Павлов Техред О. Луговая Корректор О. Билак

Заказх1538 43 Тираж 922 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4