Электронная пушка

СОЮЗ ССВЕТСНИХасФЗВНОИЮФРЕСПУБЛИК ИЕ ОО(Д 1)У Н 01 д 230 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯТОРСКОМУ СВИДЕТВЗЬСТВУ О АВ 0,05-0,= 0,5-1,2; ем и е между катодо им электродом; е между катодо верстия в вляюроде;атода;тверстия ан ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТРО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМГЗРИ ГКНТ СССР(56) БцвЫцит А.О., Ио 1 оЬитв 1 су 8.1., ЕуЬМ С.Р. 1 пчевй 18 асдоп оЕ Е 1 есСгоп Оцпв мЫЬ Е 1 есйгоп Веаш СцггепС Сопйго 1. 3-гй СгесЬов 1. Соп 2. оп Е 1 ессгоысв апй Часццш РЬув 1 св ТгапвасС 1 опв, Асайеш 1 а РцЬ 1 хсЬхпя Ноцве Ргапце, 1967, р.577-588Молоковский С.И., Сушков А.Д. Интенсивные электронныеи ионные пучки. М.: Энергия, 1972, с,17,20,180-181, (54)(57) ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА с модУлЯ- цией, 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 электронной технике, в частности к конструкциям электронных пушек для СВЧ-приборов типа "0" (клистроны, ЛБВ).Для 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 источникопитания за счет обеспечения .низковольтной модуляции (менее 025 напряжения анода), выступающая над эмиттирующей поверхностью катода часть,.Оокусирующего электрода имеет продольный размер, равный (О 01-0,2)1а остальные размеры элемейтов пушкМвыбраны из условий соблюдения соотношений х1 к11,- -О 65Йгде 1- расстоянуправляю1 к- расстоянианодом;Д - диаметр.щем электк - диаметр кйа - диаметр о СПоэтому разработаны пушки с бес- ф . сеточными управляющими электродами. вф 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- Э шением к предлагаемому является электронная пушка с управляющим электродом, который позволяет производить модуляцию (управление) пучка за счет изменения потенциала на этом управляющемэлектроде, так называемая пушка с первичным анодом или толстой диафрагмой. Эта пушка состоит иэ катода, фокусируюцего электрода, анода и управляющего электрода в виде толстой диафрагмы с отверстием, расположенного меж" ду фокусирующим электродом и анодом.Первые три электрода образуют диоиную часть пушки. Катод является 10 эмиттером электронов иимеет форму части сферы. Фокусирующий электрод имеет потенциал, равный потенциалу катода, т.е, нулю. Его Форма вычисляется или подбирается так, что на 15 всем протяжении от катода до первичного анода на границе электронного потока отсутствует нормальная составляю" цая 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. 25Управляюций электрод (толстая диафрагма или первичный анод) служит для вытягивания тока с катода при подаче на него положительного относительно катода потенциала. При потен циале катода, равном нулю или меньше нуля, ток отсутствует, пушка заперта,Анод пушки располагается за управляющим электродом.,Потенциал анода определяет скорость электронов сформированного 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 АВЭто является следствием того, что 45 при известных форме и соотношении размеров электродов электрическое поле анода не проникает в диодную часть пушки.50Цель 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 з.55Это достигается тем, что в предлагаемой электронной пушке выступающая над эмиттирующей поверхностьюкатода часть фокусирующего электрода имеет продольный размер, равный(0,01-0 2) 1 а, а остальные размерыэлементов пушки выбраны из условийсоблюдения соотношений; 1 ю1 кагде 1 к - расстояние между катодоми управляющим электродом;1- расстояние между катодоми анодом;д- диаметр отверстия в управляющем электроде;Й к - диаметр катода;Й 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 6Пушка 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 управляюций 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 1, 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 - рассеиваюцая линза вблизи анодного отверстия 5. Собираюцеедействие. третьей области пушки рез" ко возрастает по мере увеличения размера управляющего электрода 3.7564меньше некоторой величины, составляющей около 0,65 диаметраанода 4. Вдали от плоскости анода 4 влияние формы отверстия5 мало, существенную роль играют форма и размер надлине, равной примернорадиусу отверстия 5,Обоснованием выбора пределов со 10 отношения размеров электродов, необходимых для достижения цели изобретения, является серия расчетов наЭВИ электронных траекторий и электрических полей для ряда вариантов раэ 15 меров электродов предлагаемой пушки,подтвержденная экспериментальнымиисследованиями пушекОбъектом расчетов и экспериментовявляются пушки предлагаемой конструк 20 цни со следующими параметрами: Р =:(0,4-1,2) 10.АВ-зф ц, = (1522)73 , компрессия по площади 50-90.Известные пушки с бессеточной модуляцией обеспечить таких параметров25 не могут.Расчеты и эксперименты подтверждают, что предлагаемые предельные размеры соотношений электродов обеспечивают низкий уровень модулирующего нап 30 ряжения при высоком первеансе. 553Каждая линза не является самостоятельной, а определяется совокупностьк размеров всех электродов, подобранных следующим образом. Продольный (вдоль оси пушки) размер управляюще го электрода 3 должен составлять 0,4- 1,2 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 катод- анод, 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 формы 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 пушкаимеет хорошую ламинарность потока,который можно оптимально согласоватьс Фокусирующим полем, в частности спериодическим магнитным полем, Этоподтверждают как расчет, так иэксперимент.,Па едатор аакая 25 НИИПИ Г дпнсное и нри ГВЯТ СССР митета лваэ ВГагарина,10.Вркова Техред. И,ДидикаФаваеафеаааЬ ааерЮвЮЮафаЮВфваВефФ вМЮааЮнй Тираа 314 ударственного ко о 113035, ЗЬс 3Корректор Енвев аюаааюЕЕНЕ аф еее ае ю Е