Магнетронный генератор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 1, 6 Щ 932 Союз Советских Социалистических Республик5) Дата опубликования описания 30.10.7(72) Авторы изобретения А. Н. Диденко, В, И. ЗеленцоГ. П. Фоменко, Ю. Г. ШтейнНаучно-исследовательский инсти и Томском ордена Октябрьской Рев расного Знамени политехническом и ул Ю шин ков(71) Заявитель тут ядернои физик люции и ордена Т ституте им. С. М. вогоова 4) МАГНЕТРОННЪЙ ГЕНЕРАТ Изобретение относи ся к технике СВЧ и может быть использовано для генерации сверхмощных СВЧ-импульсов наносекундной длительности.В магнетронных генераторах, работающих на нерелятивистском электронном пучке, создание необходимой величины индукции магнитного поля не представляет особых затруднений. Типичные значения магнитной индукции для 10 см в диапазо 1 составляет 0,12 - 0,25 Тл, в 3 см в диапазоне требуемое магнитное поле имеет уже порядок 0,3 - 0,5 Тл. Подобная величина индукции магнитного поля при геометрических размерах магнитного зазора, необхо димых для известных магнетронов, легко достигается как с помощью постоянных магнитов, так и электромагнитов. Из соображений малых габаритов и веса обычно отказываются от электромагнитов и при меняют почти исключительно постоянные магниты 11, Использование же в магнетронном генераторе релятивистского электронного пучка делает возможным применение обычных магнитных систем, 2 так как с их помощью нельзя создать в объеме, обычном для сильноточного диода, постоянное магнитное поле с индукцией, достаточной для магнитной изоляции,Например, чтобы обеспечить режим маг нитной изоляции при напряжении на зазоре релятивистского магнетрона порядка 400 кВ необходима величина индукции магнитного поля 0,4 - 0,5 Тл, причем объем, в котором создается магнитное поле, составляет, например, для 10 см - релятивистского магнетрона 100 см. Известные постоянные магниты могут обеспечить подобную величину индукции магнитного поля, но в объеме, значительно меньшем (например, В = 0,5 Тл пр и Г= 1,2 с м) .Кроме того, одним из важнейших требований, предъявляемых к магнитной системе магнетронного генератора, является постоянство магнитного поля в пространстве взаимодействия, вследствие чего конструкция постоянного магнита усложняется, Например, используются два постоянных магнита, причем один из них намагничен в радиальном направлении относительно цилиндрического анода, а другой вдоль оси цилиндрического анода, что и позволяет сделать поле более равномерным. Магнитная система может быть выполнена и как единое целое с другими конструктивными элементами магнетрона, а для создания равномерного поля служат специальным образом расположенные полюсные наконечники.Из описанного следует, что при использовании в магнетронном генераторе релятивистского сильноточного электронногоучка применение обычных магнитных систем нс прсдстаВляетс 51 Возм 05 кным как изза ограниченных обьсмов, так и из-зи конструктивных особенностей сильноточных электронных пушек (нали Ие распростраяющегося вдоль оси сильноточпого диода электронного пучка исключает возможность размещсния полюсных наконечников, дополнительных магнитов около пространства взаимодействия).Известен магнетрон, позволяющий генерировать сверхмощные ( 1 ГВт) СВЧ - импульсы па основе использования сильно- точных релятивистских электронных пучков.Магнстронный генератор при этом содсржт катод, окруженный многорезонаторпым анодым блоком, который соединен с подвод 51 щР 1 ми напряжение элсктродами, и мульсную магнитнуо систему в виде пары Гсгы(го ьца, состоящую из двух катушек и расположенную снаружи анодного блока коаксиально с ним 2. Использование такой магнитной системы дает опредсленыс преимущества: она позволяет получить достаточно однородное магнитное поле и сравнигельно просто осуществить вывод энергии из какого-либо резонатора с помощью волповода. Однако имеются и серьезпыс недостатки. Наличие анодного блока в магнитном зазоре приводит к экранировке импульсного магнитного поля, поэтому напряженность поля в пространстьс взаимодействия оказывается существенно меньше напряженности поля, создаваемого катушками Гельмгольца. Зто вызывает чсобходимость увеличения тока в катушках Гельмгольца прп фиксированной длительности импульса тока или увеличения длительности импульса для уменьшения эффекта экранировки.Целью изобретения является увеличение общего КПД магнетронного генератора путем устранения экранировки магнитного поля.В соответствии с изобретением поставленная цель достигается тем, что в магнетронном генераторе для сверхмощных СВЧ-импульсов в анодном блоке со стороны внутрсннсй поверхности выполнены кольцевые пазы, в которые уложены витки катушек магнитной системы, образующие гару Гельмгольца,Устройство схематично изображено па чсртеже. Опо содержит анодный блок 1,ВпКР 2 пары Гельмгольца, катод 3, ваку- хПОП;ОИый ВысокОВО;1 ьтпый изол 51 т 0 ф схсъ у д пита И 1 я и подвод 51 щис э.;(сктроды аример гпИРю 6 Бгпохг 5 йпа.Катод 3 сосдисн с центральным электродом, а анод 1 в с внешним электродом линии 6 Б.5 юмляйна, В кольцевых пазах на торцах анода по внутреннему диаметру уложены витки 2, образующие пару Гельм)и гольца, причем один конец каждого из нихприсоединен к заземленному анодному блоку 1, а другой выведен через вакуумноплотный высоковольтный изолятор 4 и присоединен к схеме 5 питания.Импульсное магнитное поле, созданноевитками пары Гельмгольца, направлено вдоль оси прибора, причем силовые линии хаг) птногооля проход 5 т пепосредствен через пространство взаимодействия, что 20 исклю аст экра)ровку магРПТРОго поля,Импульсаряжения приложен между катодом 3 и анодом 1 и создаст электрическос поле, перпендикулярное к направлению хагпитОго поля.2 й Такое исполнение магнетронного гесратораозволяст избежать экранпровк импульсного магнитного поля, существсРшо уменьшить дле 1,ность импульса тока питания магнитной системы и тем са мым увеличить оощй КП 1, магнетронногогенератора. Кроме тог(:, использование аод)(ого блока В качестве несущей конструкции маги)но( системы упрощает магстропный генератор.Форула изобретенияМагнстронный генератор, содержащий1 катод, окру 5 кснн й многорезонаторнымеОдпь)м Олоком, и импульсну 10 магнитнуюсистему в виде пары Гельмгольца, состоящую из двух катушек, отличающийсятем, что, с целью увеличения КПД путем(;5 устранения экранировки магнитного поля,в аодном блоке со стороны внутреннейповерхности выполнены кольцевые пазы, вкоторые уложены витки катушек магнитной системы.50 Источники информации,прпнятыс Во внимание при экспертизе1, Магпетропы сантиметрового диапазоа. Пер. с анг. под ред. С. Л. Зусмановского. М., Сов, радио, 1951, с. 153.м 2. С 5. Ве(е 1 апР 1 Т. Т. Огкес 1)оюэ 1 а 1976,37 М 6, р,379.Типография, пр. Сапунова, 2 Зака Е ПО 216/13Поиск Г Изд. Мв 614дарственного комитет 113035, Москва, ЖТираж 923СССР по делам изобретениРаушская наб., д. 4/5 Подписное открытии