Устройство для нагрева катода

ОПИСИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республикрн 698 О 69 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. свид-ву 51)М, КЛ,2 22) Заявлено 01,0477(21) 24 б 8 соединением заявки М 1 д 1 Госуд рственный комитетсссрелам изобретенийи открытий(088.8) Опубликов 1511.79. Бюлле та опубликования описания 15,11 72) Авторы изобрете Н Юдин А.А.Бехтенев, В.И.Воло) Заявите ститут ядерной 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА КА О"обенно темы нагрев магнитного ществу, к в тям като к обл зуютс умные стано нагрев а в электЭти устоме основ- вспомо 1 твом явл суШествл ми испус 25 этим же емусостояого маглей (23,Изобретение относится астехники, в которых исполь яды: например, элек тров аку приборы, злектрофизические у вкии т,д.Известны устройства длякатодов электронных прибороронной бомбардировкой (1),ройства включают в себя, крного (нагреваемого) катода,гательный катод, источник для егонагрева и источник высокого напряжения для создания поля между основными вспомогательным катодами.Существует ряд физических и технических проблем, для решения которых необходимо иметь горячий катод,не имеющий каких-либо токоподводовили вспомогательных .нагреваюших устройств .Таким устройс яется магнетрон, в котором о яется нагревкатода электрона каемыми этимже катодом.Устройство для нагрева катодаэлектронами, эмиттированнымикатодом, включает в себя систвозврата электронов на катод,шую из источликов электрическлитлого и высокочастотлого по 8 с с 1я (ф 2 тт,у Б в ки Сибирского отделения АН СССР стьюмагнетроннойсиса является то, что роль поля . здесь сводится по суозвращению электронов на катод, При этом возвраШенный электрон смещается перпендикулярно магнитному полю (вдоль нагреваемой поверхности катода) на величину порядка ларморовского радиуса электрона. Поэтому в магнетронной системе нагрева каждый элемент поверхности катода греется электронами, испущенными соседними элементами катода. Кроме то" го, величина магнитного поля не может сильно меняться вдоль поверхности катода, иначе нарушаются условия резонанса, что важно, когда нагрев идет из холодного состояния, т.е.когда электроны размножаются только за счет вторичной эмиссии.Приведенные выше особенности магнетронной системы накладывают ограничения на форму катодов. Эта система позволяет нагревать катоды, активная поверхность которых замкнута (цилиндрической или деформирован - ной цилиндрической форьы), Образуюшая этой поверхности всюду совпадает с направлением магнитного поля, силовые линии которою достаточно прямые.Для катодов сложной формы, а также плоских катодов, эта система непригодна. Эта система непригодна также в установках, где по условиям работы, магнитное поле задано и направлено перпендикулярно поверхности катода (т.е. в установках с магнитной Фокуировкой вытягиваемого пучка).Целью изобретения является нагрев катода произвольной формы.Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве система возврата содержит дополнительно средство для отражения электронов, а система 1создания магнитного поля ориентирована таким образом, что магнитное поле направлено вдоль электрического и высокочастотного полей.Иа чертеже представлена схема предлагаемого устройства для нагрева катода.20Устройство содержит катод 1, анод 2, содержащий средство создания пространственного ВЧ-поля, источник вытягивающего напряжения 3, включенный между катодом 1 и анодом 2, система 4 отражающая электроны (конкретно здесь отражающий электрод с источником отражающего напряжения),/) , систему создания магнитного поля ориентированную таким образом, что магнитное поле Л направлено вдоль ускоряющих электрических полей. Катод 1, анод 2 и система 4 отражающая электроны 4 определяют длину пролетного промежутка для электронов. Между катодом 1 и анодом 2 приложено35постоянное напряжение Б, выт ягив аю" щее электроны из катода 1, В пределах пролетного промежутка к зазоруприложено высокочастотное напряжениес амплитудойи частотой Й = 1/Т, 40где Т - время пролета электрона вэтой системе. В конце пролетного промежутка к отражающему электроду приложено напряжение Б, отражающееэлектроны (П 2 )+ П). Разогрев 45 катода 1 происходит за счет кинетической энергии электронов, испускаемых катодом 1, совершающих одно илинесколько колебаний в пролетном промежутке, набирающих при этом дополнительную энергию в ВЧ-промежутке и вернувшихся на катод 1. Этот процессидет, по существу в два этапа.йа первом этапе разогрева катода 1, когда его температура мала и термозмиссия отсутствует, идет размножение электронов за счет выбивания вторичных электронов из катода. При этом размножаются те электроны, для которых фаза прохождения ВЧ-промежутка близка к резонансной фазе р, бО Где ср - Фаза прохождения ВЧ-промежутка электроном, для которого точРно выполнено условие Т(р) = 1/й,Еще одно необходимое условие состоит в том, что энергия электрона,воз" вращающегося на катод с фазами, близкими к резонансной, должна быть выше минимальной энергии, при кото" рой коэффициент вторичной эмиссии д становится больше 1, Яа втором эта" пе дальнейший разогрев уже эмитирую- щего катода 1 идет в основном за счет своего рода стохастического ускорения термоэлектронов, испускаемых катодом 1 во всех Фазах ВЧ-поля. Максимальная мощность, выделяемая на катоде 1 электронами, ограничена током, который может быть ускорен на промежутке катод-анод по закону 3/2, и энергией, которую могут приобрести эти электроны ЬЕщ, На втором этапе разогрева появляется большое число электронов, тормозящихся ВЧ-полем при первом прохождении ВЧ-промежутка.В этом случае за счет механизма ускорения, аналогичного стохастическому ускорению, эти электроны через несколько прохождений промежутка ускоряются и уходят на катод 1, Однако для того, чтобы объемный за 1 ряд этих электронов не был слишком велик и не ограничивал мощность подогрева, требуется, чтобы амплитуда ВЧ-колебаний была достаточна ве=. лика (0,5-1)Рспользование предлагаемого устройства разогрева катода обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества:,возможность разогрева катодов произвольной формы, в том числе достаточно тонких (например проволочных);возможность нагрева системы из нескольких катодов с помощью общего ВЧ-поля;отсутствие связи между величиной магнитного поля и частотой ВЧ-напряжения;отсутствие связи между величиной магнитного поля и геометрическими размерами ускоряющих электродов.Формула изобретенияУстройство для нагрева катода электронного прибора бомбардировкой электронами, эмиттированными этим же катодом, включающее систему возврата электронов на катод, состоящую из источников электрического, магнит-. ного и высокочастотного полей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью нагрева катода произвольной формы, система возврата содержит дополнительно средство для отражения электронов, а система создания магнитного поля ориентирована так, что магнитное поле направлено вдоль электрического и высокочастотного полей.698069 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Кузнецова Г.М., Кудинцева Г.А., Электронный подогрев гексаборидлантановых катодов, Электронная техника,. 5 Составитель Г.ЖуковаТехред О. Андрейко К тор Ю Макаренк Редактор И н Тираж 92 3арственного комитета зобретений и открыти -35, Раушская наб.,Заказ 6936/3 одписное/5 ая, 4 Филиал ППП фПатентф, г. Ужгоро ЦНИИПИ Гос по делам 113035, Москва, Серия 1, Электроника СВЧ, 1967, М 2,с. 160-161,2. Магнетроны сантиметровогодиапазона, пер. с англ. под ред.С.А.Зусмановского, Сов. радио,М., 1951, с . 107-1 40 (прототип).