СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ПУШКИ СВЧ-ПРИБОРА О-ТИПА Российский патент 1994 года по МПК H01J1/88 H01J9/02 

Изобретение относится к электронной технике/ а именно к способам изготовления электронных пушек СВЧ-приборов О-типа/ в которых электронный пучок формируется электронной пушкой типа пушки Пирса/ содержащей катод/ а также три или более управляющих электродов.

К точности изготовления данных пушек предъявляются высокие требования/ которые особенно возрастают при продвижении в коротковолновую часть СВЧ-диапазона. Например/ для ЛБВ мм-диапазона смещение электронного пучка от оси 3С не должно превышать ± 0/025 мм. Смещение электронного пучка зависит от таких факторов/ как несоосность блока электродов относительно оси 3С/ а также взаимная несоосность катодного узла и всех электродов электронной пушки.

Известен способ коррекции несоосности пушечного блока относительно оси 3С путем механического изменения угла наклона пушки. Но следует отметить/ что в этом случае требуется значительное усложнение конструкции прибора.

Известен также способ сборки ЛБВ.

Известен способ изготовления ламп бегущей волны миллиметрового диапазона/ в котором точная установка катода и 3С осуществляется с помощью луча лазера. Этот способ обеспечивает соосность центра катода и 3С в пределах ± 0/005 мм. Однако/ кроме того/ что этот способ требует для своей реализации наличия сложных приспособлений и измерительного лазера/ он не предусматривает обеспечения соосности катодного узла с управляющими электродами.

Известен способ изготовления электронной пушки (прототип)/ в котором требуемое соосность катодного узла и электродов пушки достигают путем изготовления отдельных деталей электродов пушки по высокому квалитету точности h6 (H6) либо h7 (H7)/ механической доработкой посадочного места блока и посадочного места деталей (электродов пушки) с одной установки также с высокой точностью и сборкой блока электродов с помощью высокоточной оснастки. Последовательность сборки следующая:
1. По посадочному месту блока с помощью оснастки выставляется и закрепляется катодный узел.

2. В посадочном месте электродов в пушечном блоке устанавливаются и закрепляются управляющие электроды пушки.

Однако этот способ имеет следующие недостатки.

1. Значительная несоосность катодного узла и любого электрода пушки/ которая складывается из:
-допуска на изготовление внешнего диаметра электрода (Δ₁);
-допуска на соосность внешнего (посадочного) диаметра электрода и его внутреннего отверстия (Δ₂);
-допуска на посадочное место данного электрода в блоке электродов (Δ₃);
-допуска на оснастку для выставки электрода (Δ₄);
-допуска на несоосность посадочного места катодного узла (Δ₅).

Полная несоосность вычисляется по формуле:
Δ=
Типичное значение допусков для ЛБВ мм-диапазона/ изготовленной по 7-му квалитету составляет:
Δ₁=0,021 мм; Δ₂=0,01 мм; Δ₃=0,021 мм; Δ₄=0,03 мм; Δ₅= 0,012 мм.

В этом случае Δ = 0/045 мм/ что приводит к большому разбросу выходных характеристик ЛБВ/ а в ряде случаев к невозможности ее работы из-за значительного токооседания. В целом это влияет как на качество изделий/ так и на процент выхода годных изделий.

2. Несоосность между электродами пушки/ например/ между вторым и третьим управляющими электродами/ которая складывается из:
-допусков на изготовление внешних диаметров электродов ( и );
-допусков на соосность внешних (посадочных) диаметров электродов и их внутренних отверстий ( и );
-допусков на посадочные места данных электродов в блоке электродов ( и ).

Полная несоосность определяется формулой:
σ=
Типичное значение этой несоосности δ ≈ 0/044 мм.

Уменьшить эти несоосности (Δ и δ) не представляется возможным/ так как изготовление с большей точностью сопряжено со значительным удорожанием производства.

В то же время считаем необходимым указать/ что соосность между вторым и третьим управляющими электродами в случае существенного различия между их потенциалами может оказаться решающим фактором достижения высокого токопрохождения в приборе. При наличии несоосности между электродами и различных потенциалах на них между ними формируется аксиально несимметричная иммерсионная линза/ которая приводит к посадочному смещению электронного пучка. Нами проведены экспериментальные исследования пушки с осевой несимметричностью между управляющими электродами порядка 0/05 мм и потенциалами на них 3 кВ и 10 кВ соответственно. Измерения электронного пучка методом диафрагмы с малым отверстием показали/ что угол отклонения электронного пучка от оси 3С составит 1^°50. При равенстве потенциалов на управляющих электродах отклонение отсутствует/ а при увеличении разницы потенциалов до 9 кВ оно достигает 2^°40. В рабочем режиме при фокусированных значениях потенциалов на управляющих электродах такое отклонение электронного пучка от оси 3С может быть частично скомпенсировано либо с помощью механической юстировки электронной пушки/ либо с помощью магнитных шунтов. Однако в режимах включения и выключения прибора/ осуществляемых с помощью изменения потенциала на одном из управляющих электродов/ неизбежно возникают нескомпенсированные/ причем значительные/ отклонения электронного пучка от оси 3С. Этими отклонениями во многом объясняются так называемые "горки токооседания" при выводе прибора в рабочий режим/ которые могут быть столь значительными/ что приводят к невозможности эксплуатации прибора.

Целью изобретения является повышение токопрохождения в СВЧ-приборе за счет улучшения соосности электродов.

Поставленная цель достигается тем/ что в известном способе изготовления электронной пушки СВЧ-прибора О-типа с тремя и более управляющими электродами/ включающем доработку посадочных мест для электродов/ установку катодного узла и установку электродов/ установку и закрепление катодного узла производят после закрепления управляющих электродов и в блоке электродов и дополнительной механической доработки пролетных каналов в электродах и посадочного места блока до требуемых диаметров. Предлагаемый способ изготовления пушки позволяет полностью устранить влияние на сооность каждого узла и электродов пушки таких допусков при изготовлении/ как допуски на изготовление внешних диаметров электродов пушки и допуски на посадочные места данных электродов в пушечном блоке. Кроме того/ полностью исключается взаимная несоосность пролетных каналов электродов пушки/ так как они могут дорабатываться с одной установки. Таким образом/ полностью исключается аксиальная несимметричность иммерсионной линзы между управляющими электродами. Данный способ изготовления приводит к повышению токопрохождения за счет радиального улучшения соосности электродов пушки/ а следовательно/ увеличивает надежность/ долговечность и идентичность характеристик приборов.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает/ что предлагаемый способ изготовления электронной пушки СВЧ-прибора отличается наличием новой последовательности операций и новой операцией - дополнительной механической доработкой пролетных каналов в электродах и посадочного места блока после закрепления управляющих электродов в посадочных местах. Следовательно/ предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Технических решений с предлагаемой последовательностью операций не выявлено. Кроме того/ предлагаемый способ изготовления электронной пушки позволяет повысить токопрохождение в СВЧ-приборе за счет улучшения соосности электродов. Следовательно/ предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Предлагаемый способ изготовления электронной пушки был реализован следующим образом: в блоке электродов/ состоящем из керамических изоляторов и впаянных между ними металлических держателей электродов/ механически дорабатывают посадочные места под электроды/ обеспечивающие продольные расстояния между электродами в электронной пушке. Затем в эти посадочные места помещают предварительно изготовленные электроды пушки и закрепляют их пайкой в печи. Возможны и другие способы закрепления. После этого блок электродов подвергают дополнительной механической доработке с целью расточки пролетных каналов электродов и посадочного места в корпусе пушки. Доработку производят с одной установки/ что обеспечивает полную соосность пролетных каналов электродов и посадочного места блока. С помощью оснастки/ обеспечивающей соосность с пролетными каналами электродов/ выставляют и закрепляют катодный узел. Такой способ сборки позволяет в миллиметровых приборах уменьшить суммарную соосность катодного узла и электродов пушки по сравнению со способом-прототипом с 0/045 мм до 0/01÷0/15 мм. Кроме того/ полностью исключается несоосность между управляющими электродами пушки. При этом трудоемкость сборки не возрастает. Трудоемкость изготовления деталей уменьшается/ так как уменьшаются требования на точность их изготовления. По этой же причине снижается трудоемкость доработки посадочных мест в пушечном блоке под электроды.

Технико-экономическими преимуществами предлагаемого решения являются повышение процента выхода годных изделий/ улучшение их выходных характеристик/ повышение идентичности характеристик и снижение тепловых нагрузок на узлы приборов за счет улучшения токопрохождения.

Использование: электронная техника, а именно способы изготовления электронных пушек СВЧ-приборов О-типа. Сущность изобретения: установку катодного узла производят после закрепления управляющих электродов в блоке электродов и дополнительной механической доработки пролетных каналов в электродах и посадочного места блока до требуемых диаметров.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ПУШКИ СВЧ-ПРИБОРА О-ТИПА с тремя и более управляющими электродами, снабженными пролетными каналами, включающий доработку посадочных мест электродов и блока электродов, установку и закрепление катодного угла и управляющих электродов, отличающийся тем, что, с целью повышения токопрохождения в приборе за счет улучшения соосности электродов, установку и закрепление катодного узла производят после закрепление управляющих электродов в блоке электродов и дополнительной механической доработки пролетных каналов в управляющих электродах и посадочного места блока до требуемых диаметров.