Устройство для направления электронного луча в гиротроне

9) ШЭ (11) 201) 5 Н 01325 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ПАТЕНТУ Комитет Российской Федераци по патентам и товарным знака(71) АСЕА БРАУН БОВЕРИ АГ.(УЗ) АСЕА БРАУН БОВЕРИ АГ. (СН)154) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА В ГИРОТРОНЕ(57) Использование дпя направления электронноголуча в гиротроне. Сущность изобретения: с целью поглощения выходящего через отверстия узла дпя направления луча нежелательного микроволнового излучения предусмотрено охватывающее узел для направления луча охлаждаем ое поглощающее устройство, выполненное в виде полого цилиндра с двойными стенками, выполненными из прозрачного для микроволн метариала, при этом цилиндр заполнен поглощающей микровопны охлаждающей средой. 4 зпф-лы,2 ип.Изобретение относится к квазиоптическим компонентам для микроволнового излучения, а именно к устройствам для направления электронного луча в гиротроне.Целью изобретения является улучшение качества электронного луча за счет поглощения выходящего через отверстия внутренней поверхности нежелательного микроволнового излучения.На фиг.1 представлено осеоое сечениевибрационного гиротрона со встроенным поглощающим устройством, на фиг.2 - устройство для направления луча для низких частот.На фиг.1 изображена электронная пушка 1, например известная магнетро ноя инжекционная пушка (сокращенно М 6), Она вырабатывает имеощий, например, кольце. вуо форму электронный луч 2 с диаметром о несколько миллиметров, Этот луч проходит вдоль оси 3 электронного луча, пронизывает резонатор 4, в котором движущиеся по спиральной траектории электроны возбукдают электромагнитное переменное поле, На фиг,1 резонатор 4 изображен коазиоптическим, то есть он состоит в оснооиом из двух взаимно противолежащих ка одной оси резонатора зеркал, причем ось резонатора располокена перпендикулярно оси 3 электронного луча.Между осью 3 электронного луча и резонатором расположен узел 5 для направления луча.Коаксиально оси 3 электронного луча расположены несколько металлических колец 6,1, 6.26,5. Своими внутренними сторонами они образуют необходимую для направления электронного луча металлическую внутреннюю поверхность, Они расположены на расстоянии друг от друга. Образованные о результате этого промежуточные пространства являются отверстиями (дифракционные щели) во внутренней поверхности узла для направления луча, которые обеспечивают развязку микроволнового излучения, возбужденного нежелательным образом в области внутри металлических колец,Металлические кольца 61, 6.2, , 6,5 состоят предпочтительно иэ меди, Кроме того, они должны быть тонкими в радиальном направлении с целью облегчения развязки микроволнового излучения. Количество металлических колец определяется необходимой длиной узла, для направления луча например, около 300 мм для коазиоптического вибрационного гиротрона с рабочей частотой 100 ГГц), расстоянием д и ширинойколец,8 соответствии с одной предпочтительной формой исполнения металлическиекольца 6.1, , 6,2, , 6.5 укреплены с помощью металлических штифтов 7,1, 7.2 нарасстоянии друг от друга. Тонкие металлические штифты 7.1, 7.2 имеют то преимуще 10 ство, что обеспечивают в основномбеспрепятственное прохождение развязанного микроволнового излучения.Промежуточное пространство междуметаллическими кольцами должно иметь та 15 кие размеры, чтобы была обеспечена возможность хорошего прохождениянежелательного микроволнового излучения. Это происходит о том случае, если отверстия по меньшей мере в одномнаправлении имеют размер, составляющийприблизительно половину длины волны илиболее, Преимущественно при малых величинах длин волн это расстояние д между кольцами, которое больше половины длиныволны микроволн, возбужденных в вибрационном гиротроне. Если на и ро гив длинаволны является относительно большой (частота менее 70 ГГц), то о этом случае доста 30 точно, чтобы металлические штифтынаходились на взаимном удалении друг отдруга, составляющем. по меньшей мере половину длины оолны, Осевое расстояниемежду кольцами может быть в этом случае35 меньшим,С целью обеспечения хорошего выходакак ТЕ-, так и ТМ-мод из узла для направления луча, прежде всего при низких частотах,рекомендуется выполнять последний в со 40 ответстоии с описанным ниже.Фиг.2 показывает узел для направлениялуча для низких частот. Он содержит поменьшей мере доа участка, из которых первый содержит металлические кольца 6.1,45 6.2, 6.3 описанного типа, а второй - несколько параллельных металлических стержней8.1, 8.28.5, Металлические стержни 8.1,8.2,. 8.5 второго участка фиксируются спомощью крепежных колец 9.1, 9,2 и охватывают электронный луч (ось 3 электронного луча) о форме оболочки (то есть какметаллические кольца). Расстояние междуметаллическими стержнями 8,1, 8,2, , 8,5может быть меньше половины длины волны,Для крепления колец 9,1, 9.2 напротив этоминимальное расстояние не должно занижаться.В случае описанного узла для направления луча на первом участке обеспечиваетсяособенно хорошая развязка ТЕ-мод, а на2002331 верстия нежелательного микроволнового излучения, в него введена ахладаемае поглощающее устройство, охватываюгцее узел для напрзвления луча,втором участке -ТМ-мад, При необходимости несколько таких участков могут располагаться друг за другом в чередующейся последовательности.При высоких частотах (свыше 70 ГГц) не происходит избирательной развязки определенных мод. В этом случае узел для направления луча может состоять выборочно лишь из колец или лишь из стержней,Для расстояния д существует предпочтительная верхняя граница. Она задается половиной разности между внутренним радиусом узла для направления луча, то есть соответствующих металлических колец, и радиусом электронного луча 2.Внутренний радиус узла для на раоления луча определяется максимально возможным падением потенциала электронного луча. Если внутренний радиус определен лишь однократно, та расстояние между металлическими кольцами может выбираться в указанном диапазоне.Проходящее через промежуточные пространства микроволновое излучение устраняется в соответствии с изобретением с помощью охватывающего узел для направления луча охлаждаемого поглощающего устройства 10. Поглощающее устройство 10 охватывает о форме оболочки узел 5 для направления луча. В соответствии с одной предпочтительной формой исполнения оно выполнено в виде полого цилиндра с двойными стенками, Полый цилиндр имеет внутреннюю стенку 11, которая состоит из прозрачной для микровалн керамики, Внешняя стенка 12, а также крышка и основание полого цилиндра выполнены из металлов, Палый цилиндр промывается поглощающей микрооалны охлаждающей средой 13 (например, водой),Радиально рассеиваемое из узла 5 для направления луча микроволновое излучение поглощается в полом цилиндре ахлажФормула изобретения1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА В ГИРОТРОНЕ, содержащее в качестве узла для направления луча электропровадящую внутреннюю поверхность с отверстиями для депмфиравания нежелательного микроволнового излучения. охватывающую электронный луч, отличающееся тем, что, с целью улучщения качества электронного луча за счет поглощения выходящего через упомянутые от-. 5 10 15 20 25 30 35 40 дающей средой 13. Металлическая внешняя стенка предотвращает выход нежелательного электромагнитного излучения из вибрационного гиротрона. Вследствие охлаждения протекающей водой устраняется опасность термической перегрузки керамики. По этой причине тот факт, что керамика не является оптимально прозрачной для микроволн и поглощает часть их, не является критичным. В соответствии с этим для использования для этих целей пригодны обычные и недорогие виды керамики на базе окиси алюминия,Электронная пушка 1, узел 5 для направления луча и резонатор 4 должны быть расположены, как известно, з вакуумном сосуде 14, Последний - по меньшей мере в области дрейфаоого участка - имеет в большинстве случаео цилиндрическую или, возможна, также коническую форму, В целом поглощающее устройства размещено в сосуде 14, который должен быть оснащен соответствующими проходными отверстиями для линий подвода и отвода охлаждающего средства,Узел 5 для направления луча не ограничивается о общем случае участком между электронной пушкой и резонатором, Более того, ан может располагаться после резонатора 4, Соответствующим образом поглощающее устройства описанного типа может располагаться также после резонатора, о результате чего обеспечивается поглощение микроволнового излучения также и в этой области,Таким образам, с помощью изааретения была достигнута возможность направления электраннага луча с высоким качествам в вибрационном гиротроне,(56) Патент Швейцарии 1 Ф 664044, А 5, кл, Н01, 25/02, 1987,2. Устройство по п,1, атличаащееся тем, что охлаждаемае поглощающее устройство выполнена в виде полого цилиндра с двойными стенками, внутренняя и внешняя стенки которого выполнены из прозрачного для микровалнавога излучения материала, например, из керамики набазе окиси алюминия, при этом цилиндр заполнен поглощающей микроволновое излучение охлаждающей средой, например, водой,3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел для направления луча содержит несколько металлических колец, расположенных коаксиально оси электронного луча на расстоянии друг от друга и укрепленных посредством штифтов, .4. Устройство по п,3, отличающееся тем, что узел для направления луча содержит по меньшей мере два участка, из которы йх первый содержит несколько металлических колец, расположенных коаксиально оси электронного луча на рас стоянии друг от друга, а второй - несколькопараллельных металлических стержней, расположенных на расстоянии друг от друга вокруг оси электронного луча.105. Устройство по п,3, отличающеесятем, что осевое расстояние между соседними металлическими кольцами составляет по меньшей мере величину, равную половине длины волны подлежащего демпфированию микроволнового излучения,2002331 6 УУЮ 27 УЮЗ ЮР ГУ Составитель Н,ФерапонтоваТехред М.Моргентал Корректор М,Петр Редактор Т.Лошка Тиоаж Подписное НПО "Поиск" Роспатента13035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5 аз 317 изводственно.издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101