Электровакуумный прибор со скрещенными электрическим и магнитным полями

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ДВтОРСКОМЮ СВИДИтЕЛЬСтВУ Союз СоветсииаСоциалистичесииаРеспублик и 978231(51)М, Кл. Н 01 У 21(00 9 оудлротакииый комитет СССР до делам изобретений и открытий(088.8) Опубликовано 30.11,82. Бюллетень 44 Дата опубликования описания 30,11.82(71) Заявител БОР НЫ 54) ЭЛ В и создавал трического рмированн чатый пучо дит из него падая в пространна другой эле. коллектор элект Изобретение относится к электровакуумной технике, а более конкретно, к конструк, ции мощных высоковольтных электровакуум. ных приборов.Известны мощные высоковольтные электро- вакуумные приборы со скрещенными электрическим и магнитным полями в промежутке между катодом и анодом, содержащие диэлектрическую оболочку, анод, катод, внешний источник постоянного магнитного поля, при этом пучок электронов, сформированный в промежутке анод-катод, вводится в пространство взаимодействия и затем попадает на ,другой элемент, например на коллектор элект ронов. В этих приборах благодаря наличию поперечного магнитного поля в промежутке между катодом и анодом, превышающего по величине поле отсечки, электроны, эмиттированные катодом, формируются в трубчатый пучок, вращающийся в промежутке между анодом и катодом. Катод и анод прибора расположены под определенным углом друг к другу таким образом, чтобы при приложении. к этим электродам разности потенциалов в промежутке между ни продольная составляющая эле поля, благодаря которой сфо промежутке анод-катод труб электронов полностью выхо5 высаживаясь на аноде, а по ство взаимодействия и затем мент прибора, например на ронов,Такие приборы имеют повышенную электрическую прочность, высокое токораспределение.Ф.катод в таких приборах не находится в высоковольтном промежутке и не подвергается 15, ионной бомбардировке и разрушв ию поддействием внутриламповых электрическихпробоев, чем обеспечивается высокая надежность и долговечность приборов 1.Существенным недостатком .этих приборов 20 является то, что в них постоянное поперечное магнитное поле в межэлектродном промежутке создается с помощью внешних источников - постоянных магнитов или соленоидов, которые по массе и занимаемомуобьему в несколько раз превосходят собствен-.но электровакуумный прибор.Известны злектровакуумные приборы, вы.полненные в форме таранда, охватывающего стержень магнитопровода индутронного трансформатора, и содержащие кольцевой,индуктивно накаливаемый катод, выполненный в виде замкнутой системы элементов,обеспечивающей прохождение тока по образующей, кольцевой анод и диэлектричес. 10кую оболочку, активные и реактивные сопро.тивления цепей анода и катода связаны из.вестным соотношением. В таком приборев межэлектродном промежутке анод-катодсоздается вращающийся в плоскости, параллелькой поверхности электродов, вектор ре:зультирующего магнитного поля, причем понаправлению магнитное поле остается поперечным по отношению к электрическому, аамплитуда результирующего магнитного поля остается пульсирующей, близкой к постоянной,Прибор этой конструкции характеризуетсявысокими объемно-весовыми характеристиками, так как в нем поперечное магнитное 2поле, близкое к постоянному, создаетсявнутренними источниками - токами, проте,кающими по электродам, следовательно отсутствует необходимость в крупногабаритныхвнешних источниках постоянного магнитного З 0поля 2).Недостатком таких приборов являетсяотсутствие возможности вывести из межэлект.родного промежутка анод-катод сформировав.шийся пучок электронов в тех случаях, когда необходимо создание мощных высоковольтных электровакуумных приборов с катодом, расположенным вне пространствавзаимодействия сформированного пучка элект.роков с полями элементов прибора, кромеанода и катода, что ограничивает возможность повышения надежности и долговечности приборов,При увеличении поперечного магнитногополя до поля отсечки электроны с катодане будут попадать на анод, а будут вращаться вокруг катода, образуя пространствен.ный заряд в виде кольца или трубы, приэтом часть электронов попадает на катод,разрушая активное покрытие, чта снижает0надежность и долговечность прибора, Длятого, чтобы эти электроны вьпшти из межэлектродного промежутка анод. катод, необ.ходимо приложить к электродам электри-.ческое поле с продольной составляющей,и в то же время иметь в межзлектродномпромежутке анод-катод магнитное поле, параллельное поверхности катода и анода,для обеспечения равномерной отсечки элект. ранов в межэлектродном промежутке анодкатод, Указанный прибор не позволяет решить эту задачу, так как электрическое имагнитное поля в межэлектродном проме.жутке анод-катод создаются одними и темиже электродами и при изменении их взаимного расположения с целью формирования:электрического поля определенной требуемойконфигурации изменяется и конфигурациямагнитного поля в межэлектродном проме.жутке,Цель изобретения - увеличение долговечности и надежности электровакуумных при.боров,Поставленная цель достигается тем, что вэлектровакуумном приборе со скрещеннымиэлектрическим и магнитным полями, выполненном в форме таранда, охватывающегостержень магнитопровода индутронного трансформатора и содержащего кольцевойиндуктивно накаливаемый катод, выполненный ввиде замкнутой системы элементов, обеспе.чивающей прохождение тока по образующей,кольцевой анод, и диэлектрическую оболоч.ку, анод выполнен составным, содержащимнеразрезное основание и расположенную наповерхности его, обращенной к катоду, сис.тему элементов, установленную под углом кповерхности последнего, причем эта системаэлементов электрически связана с основанием и выполнена в виде структуры, разомк.нутои по оси прибора.При этом система элементов может быльвыполнена в виде пластин треугольной формы или в виде разрезанного по образующейусеченного конуса.На фиг, 1 изображен предлагаемый электровакуумный прибор, общий вид; на фиг. 2 -анод прибора; а - имеющий систему элементов, выполненную,в виде пластинб -в виде разрезного по образующей усеченного конуса; на фиг. 3 - катод прибора.Электровакуумный прибор выполнен ввиде таранда и охватывает стержень 1 маг.нитопровода индутронного трансформатора.Первичная обмотка 2 индутронного трансформатора является питающей, а вторичнойобмоткой является катод 3 прибора, выполненный в виде спирали 4, крайние вит.ки которой выполнены в виде колец 5,Помимо спирали 4 катод 3 включает в себя цилиндр б, на поверхности которого нанесено эмиттирующее покрытие. Крайниевитки спирали 4,выполненныев виде колец5, имеют поперечный разрез. Этот разрезсовпадает с разрезам, имеющимся в цилиндре б, Разрез в цилиндре б выполнен, такимобразом, по образующей; цилющр 6 соеди.няет кольца 5 спирали 4, Катод 3 прибора5 978231 имеет кольцевую форму, его охватываетанод 8 прибора, выполненный составным и включающий кольцевое неразрезное основание 9, на котором расположена система 10 элементов, Система 10 элементов укрепле на на основании 9 со стороны, обращенной к катоду 3 и под углом к его поверхности, кроме того, она электрически связанас основанием 9, образуя структуру, разомкнутую по оси прибора. Система 10 элементов выполнена в виде расположенных по образующей основания 9 пластин 11, а можетбыть выполнена в виде разрезного по об.разующей усеченного конуса 12, Катод 3прибора индуктивно накаливаемый, вторичная обмотка индутронного трансформатораявляется короткозамкнутой, Величины сопротивлений цепей анода 8 и катода 3 выбраны.такими, чтобы выполнялось условие ХЯА-ДН асс Фс " Ф гп У. А 1 Н= 0,02 Ом, ХН = 0,01 Ом, получаемагстд 0,1 ф пз,Й . При этом а ф"- 0,06, т.е,не целое число,В приборе имеется также кольцевой коллектор 13 электронов, керамический изолятор 14, образующий с выводом 15 анода 8,выводом 16 катода 3 и коллектором 13электронов вакуумноплотную оболочку. Дополнительная фокусировка электронов, эмиттируемыхкатодом 3, осуществляется катодными экранами 17 и 18, которые находятсяпод потенциалом катода.Число пластин 11 системы 10 элементоввыбрано равным 40, угол между пластина.ми 11 и поверхностью катода 3 выбран равным 8, расстояние между пластинами 11,выполненными из меди,в плоскости их краев 4 мм, толщина пластин 0,8 мм, длинапластин 30 мм. При выполнении системы 10,элементов в виде усеченного конуса 12, раз.резного по образующей, выбран наибольшийдиаметр конуса 12 - 64 мм, наименьший диаметр 44 мм, усеченный конус 12 выполнен из меди, угол между усеченным конусом 12 и поверхностью катода 3 составляет14. Усеченный конус 12 присоединяется коснованию 9 через кольцевые керамическиеизоляторы. Катод прибора губчатый, оксцг-но-никелевый, расстояние анод-катод 1 мм,анодное напряжение 30 кВ, электрическаяпрочность 30 кВ/мм.Выбор угла наклона указанной системыэлементов к поверхности катода определяет требуемое в каждом конкретном случаеизменение конфигурации продольной составляющей электрического поля в промежуткеанод-катод, не зависящее от конфигурациимагнитного поля,Выполнение указанной формы самогоприбора, катода прибора, а также выполнение условия, связывающего сопротивленияцепей анода и катода, необходимо для обеспечения поперечного и близкого к постоянному магнитного поля в промежутке анодкатод без использования внешних постоянных магнитов, Это магнитное поле возникает вследствие суперпозиции магнитных полей, создаваемых токами анода и катодаи формирующих трубчатый электронный пучок. Это происходит в случае, когда магнитное поле, параллельное поверхности анода икатода, превышает поле отсечки.При подключении первичной обмотки трансформатора к источнику переменного напряжения в катоде и аноде наводятся ЭДС ив них начинает протекать ток, создающиймагнитное поле у анода и катода, а такжеобеспечивающий разогрев катода до рабочейтемпературы, Так как катод разрезан пообразующей, в его цилиндре ток протекаетвдоль оси, и, следовательно, магнитное полекатода имеет азимутальную ориентацию, Вто же время, ток в кольцевом основаниианода протекает по кольцу, и создаваемоеим магнитное поле имеет аксиальную ориентацию, при этом силовые линии магнитных полей, создаваемых катодом и анодом,параллельны, а векторы магнитных полей,образованных токами катода и анода, поперечны по отношению к электрическому полю и взаимно перпендикулярны в плоскости, параллельной поверхности катода и основания анода. Если выполняется условие,связывающее активные и реактивные сопротивления цепей анода и катода указанным выше неравенством, то в межэлектродном промежутке анод-катод создается вращающийсяв плоскости, параллельной поверхностям ка.атода и основания анода, вектор результирующего магнитного поля, причем по направлению магнитное поле остается поперечным по отношению к электрическому, создаваемому катодом и основанием анода, аамплитуда его остается пульсирующей, близкой к постоянной, При установлении значения амплитуды этого магнитного поля, больщего амплитуды поля отсечки, электроны,эмиттируемые катодом, не достигают анода,а вращаются вокруг катода. Благодаря тому,что система элементов, присоединенная коснованию анода, расположена под углом кповерхности катода, в промежутке анод-катод создается продольное электрическое полеи пучок электронов, сформировавшийся в978231 промежутке анод-катод, выходит из него ипопадает в пространство взаимодействия ина коллектор электронов,Таким образом, в приборе отдельные частианода выполняют различные функции, Так, поперечное близкое к постоянному, магнитное поле создается кольцевым основаниеманода, по которому протекает ток, индуцируемый ЭДС, наводимой в аноде. В то же время, Ю система элементов, расположенная на основа- нии анода и образующая структуру, разомкнутую по оси прибора, в создании указанного магнитного поля не участвует, так как ток в ней не индуцируетсяОднако эта 33 система элементов, выполненная, например, в виде расположенных по образующей основания пластин или в виде разрезного по образующей конуса, участвует в создании между анодом и катодом электрического по- З 1 ля, так как она электрически связана с основанием анода, причем это электрическое, поле является полем с продольной составляющей вследствие расположения этой системы элементов под утлом к поверхности катода и на поверхности основания, обращенной к катоду. Все это в комплексе обеспечивает вывод сформированного пучка электронов . иэ промежутка анод-катод в пространство взаимодействия. Следовательно, в таком прибо- З 11 ре индуктивно накаливаемый катод находится вне пространства взаимодействия, чем обеспечивается увеличение долговечности и надежности. 8Формула изобретения1; Электровакуумный прибор со скрещен.,ными электрическим и магнитным полями,выполненный в форме торокца, охватываю.щего стержень магнитопровода индутронноготрансформатора, и содержащий кольцевойиндуктивно накаливаемый катод, выполненный в виде замкнутой системы элементов,обеспечивающей прохождение тока по образующей, кольцевой анод и диэлектрическуюоболочку, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью увеличения долговечности и надежности, анод выполнен составным, содержащим нераэрезное основание и расположеннуюна поверхности его, обращенной к катоду,систему элементов, установленную под угломк поверхности последнего, причем зта систе.ма элементов электрически связана с осно.ванием и выполнена в виде структуры, разомкнутой по оси прибора,2. Прибор по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что система элементов выполненав виде пластин треугольной формы,3. Прибор по п, 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, система элементов вынолиенав виде разрезанного по образующей усеченного конуса.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Молоковский С, И Сушков А. Д. Ин.тенсивные электронные и ионные пучки. Л.,"Энергия", с, 15-23 (прототип),2. Авторское свидетельство СССР по.за.явке У 2950191, 1981.978231 г ИПИ Засаэ 9230/69 Тираж иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Поднисное