ЛИНЕЙНОЕ ЭЛЕКТРОННО-УСИЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК H01J21/00 H01J43/00 

Изобретение относится к электронике, в частности к конструкциям электронных усилителей (ЭУ) с канальным электронным умножением, и может быть использовано в электронной и радиоэлектронной аппаратуре.

Известны устройства, используемые для усиления электронного потока, в том числе изменяющегося по гармоническому закону [1] Устройства содержат в вакуум-плотном корпусе источник электронов (катод), управляющий электрод, анод и для увеличения усилительных свойств (увеличения коэффициента усиления) один или два дополнительных электрода, которые располагаются между анодом и управляющим электродом и называются сетками.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее в вакуум-плотном корпусе катод, управляющий электрод и анод. Коэффициент усиления этого устройства не превышает и двух десятков. Это происходит потому, что между катодом и анодом протекает поток электронов, который, с одной стороны, ограничен возможностями самого источника электронов (катод работает в режиме насыщения), с другой довольно слабым электрическим полем. Разность потенциалов между катодом и анодом в подобных устройствах не превышает 400 В. Дальнейшее увеличение разности потенциалов приводит к потере управляющим электродом своей функции воздействовать на электронный поток.

Ввод дополнительных электродов (одной или двух сеток) в это устройство может несколько повысить коэффициент усиления за счет придания более жесткой направленности потоку и возврата на анод вторичных (выбитых с его поверхности) электронов. Однако это увеличение усиления будет незначительно. Даже лучшие из существующих устройств имеют коэффициент усиления не более 100.

Целью изобретения является повышение коэффициента усиления ЭУ.

Для этого в известное устройство, содержащее в вакуум-плотном корпусе источник электронов, управляющий электрод и анод, в отличие от прототипа между управляющим электродом и анодом дополнительно введены одна или несколько последовательно размещенных микроканальных пластин (МКП).

Благодаря использованию МКП основное усиление электронного потока (до десятков тысяч) происходит непосредственно в каналах пластины, что обусловлено большим ускоряющим полем на участке вход-выход МКП и физическими свойствами каналов пластины.

Таким образом, предлагаемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Существует ряд устройств, в которых используется МКП для усиления электронного потока и преобразования его энергии в световую, например, в электронно-оптических преобразователях ("Электроника", 1973, N 20, с. 54-64).

В предлагаемом изобретении предлагается конструкция электронного усилителя с использованием МКП, соединенной оригинальным образом с электродами радиолампы, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

На чертеже представлено схематически взаимное расположение узлов линейного электронно-усилительного устройства.

В вакуум-плотном корпусе 1 крепится источник (катод) 2 электронов, например V-образный катод прямого накала. В непосредственной близости от него располагается управляющий электрод 3, изготовленный из мелкой высокопрозрачной металлической сетки в виде части сферической поверхности. МКП 4, например одна, располагается вблизи анода 5 между анодом и управляющим электродом 3. Потенциалы между электродами, если катод принять за "0", могут иметь, например, следующие значения: управляющий электрод 3-6 В, вход МКП +(200-300) В, выход +(1,0-1,3)кВ и анод +(1,0-1,5)кВ.

Принцип действия линейного электронно-увеличительного устройства заключается в следующем. Разогретый катод 2 испускает электроны, которые под воздействием небольшого отрицательного потенциала на управляющем электроде 3 создают электронное облако. При подаче на вход МКП 4 положительного напряжения в несколько сот вольт электроны из этого облака, преодолевая запирающее напряжение, устремляются к МКП, в каналах которой происходит основное усиление электронного потока. Разность потенциалов между входом и выходом МКП определяется необходимым коэффициентом усиления. С выхода МКП усиленный электронный поток попадает на анод 5, потенциал которого может быть равен потенциалу выхода МКП или на несколько десятков вольт больше, что определяется расстоянием от МКП до анода, который может быть даже совмещен с выходом МКП.

Коэффициент усиления устройства определяется выражением
K_y К_л х М, где К_y коэффициент усиления устройства;
К_л коэффициент усиления радиолампы без МКП;
М коэффициент усиления МКП.

Так, например, при подаче потенциалов на электроды с общим напряжением катод-анод 1200 В коэффициент усиления устройства составит примерно 3 х 10⁵, причем усиление в 10000 происходит за счет МКП.

Реализация предлагаемого изобретения позволит с помощью одной лампы с МКП получить такое усиление ( ≈10⁵), какое в настоящее время могут дать не менее трех каскадов современных усилителей. Кроме того, предлагаемое устройство сделает возможным использование МКП, которые по своим параметрам, например по внешнему виду или качеству электронного изображения, из-за очень высоких требований к ним непригодны для изготовления на их основе электронно-оптических преобразователей.

Линейное электронно-усилительное устройство относится к электронике, в частности к конструкциям электронных усилителей. Предназначено для усиления электронного потока в десятки тысяч раз, что обеспечивает введением в трехэлектродную лампу, содержащую в вакуумплотном корпусе 1 катод 2, управляющий электрод 3 и анод 5, дополнительно одной или нескольких микроканальных пластин (МКП) 4 между управляющим электродом 3 и анодом 5. При этом МКП выбирают с линейным участком ВАХ, определяемым напряжением на входе и выходе МКП от 700 до 1000 В. 1 ил.

ЛИНЕЙНОЕ ЭЛЕКТРОННО-УСИЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее в вакуумно-плотном корпусе последовательно расположенные источник электронов, управляющий электрод, вторично-эмиссионный усилительный блок и анод, отличающееся тем, что вторично-эмиссионный усилительный блок выполнен в виде микроканальной пластины, имеющей линейный участок вольт-амперной характеристики, определяемый разностью потенциалов на входе и выходе 700 - 1000 В.