СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ПУШКИ СВЧ ПРИБОРА О-ТИПА Российский патент 1997 года по МПК H01J9/02 H01J23/06 H01J9/18 

Изобретение относится к области электронной техники, а именно к способам изготовления электронных пушек СВЧ-приборов O-типа, в которых электронный пучок формируется электронной пушкой типа пушки Пирса, содержащей катод, фокусирующий электрод и анод.

Идентичность параметров СВЧ-приборов в серийном производстве во многом определяется точностью изготовления применяемых в них электронных пушек. Например (см. Статистическое моделирование в проектировании, разработке и производстве ЭВП СВЧ, часть II: Обзоры по электронной технике. Сер. 1. Электроника СВЧ. А. Д. Есин, Ю.А. Калинин, О.М. Радюк. М. ЦНИИ "Электроника", 1986, вып. 5 (1168), 46 с.), показано, что разброс параметров электронных пучков в ЛБВ, обусловленный неточностями изготовления электронных пушек, приводит к разбросу выходной мощности в приборах различного класса от 1,5 до 37%
Необходимо отметить, что даже точное воспроизведение геометрии электронной пушки при ее изготовлении и сборке не всегда способно обеспечить достаточную повторяемость ее вольт-амперных характеристик. Причиной этого является нестабильность эмиссионных характеристик катодов и изменение межэлектродных расстояний при нагревании электронных пушек в процессе их работы. Например (см. Комплексный анализ теплофизических и электронно-оптических процессов в электронных пучках ЭВП. Е.Г. Забирова, С.П. Морев, А.Н. Якунин. Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ, 1986, вып. 2, с.27 30), уменьшение расстояния катод фокусирующий электрод вследствие нагрева катода в работающей электронной пушке приводит к увеличению тока на 7 10% по сравнению с величиной тока, рассчитанной в случае отсутствия теплового ухода межэлектродных расстояний.

Существуют способы изготовления электронных пушек (Электронная пушка для СВЧ-прибора О-типа. Н.Е. Жуков, В.И. Козлов, Г.П. Аникин. Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ, 1983, вып. 9, с. 40 41; Zippert G. 60GHz/10W - Wanderfeldrohre fur Intersatelliten-Nachrichtenverbindungen/ /Ausgewahlte Veroffentlichungen uber Mikrowellenrohren von AEG. Сб. материалов фирмы AEG, 1986, s. 37 46), в которых уменьшение влияния неточностей сборки в какой-то мере осуществляется за счет термокомпенсаторов, уменьшающих "тепловой уход" катода при его разогреве или за счет подачи дополнительного потенциала на электрически отделенный от катода фокусирующий электрод.

Наиболее близким к заявляемому способу изготовления электронной пушки является а. с. N 575962, кл. H01J 23/06, 1974, выбранное в качестве прототипа, в котором с помощью калиброванных пластин, вводимых в момент сборки электронной пушки через специальные прорези и калиброванные отверстия в монтажном аноде, обеспечивается повышение точности установки расстояний между анодом и электродами и центровка их относительно друг друга.

Однако в прототипе не гарантируется неизменность межэлектронных расстояний при нагревании электронных пушек в процессе их работы.

Разброс тока может быть уменьшен увеличением квалитета точности при изготовлении электронной пушки, однако это потребует более дорогих материалов и специальных параметров их обработки, более точного и дорого оборудования, использования более сложных и дорогостоящих измерительных средств и неизбежно приведет к большой отбраковке деталей и узлов и, как следствие, к высокой трудоемкости и дороговизне изделий.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение идентичности параметров прибора.

Поставленная задача достигается в способе изготовления электронной пушки СВЧ-прибора O-типа, заключающемся в закреплении катодного узла, управляющего электрода и анода в едином пушечном блоке, включении пушечного блока, предварительно помещенного в откачиваемый баллон, замере катодного тока, извлечении пушечного блока из баллона и корректировке местоположения анода на величину D, определяемую с помощью соотношения:

где I₀ необходимая величина тока, I₁ величина тока, полученная при тех же напряжениях на фокусирующем электроде и аноде и первоначальном положении анода относительно катода и фокусирующего электрода, d первоначальное расстояние между катодом и анодом.

При D<0 расстояние d уменьшают на величину D, а при D>0 расстояние d увеличивают на величину D и окончательно закрепляют анод.

Заявляемое решение основано на следующих закономерностях формирования электронных пучков в электронных пушках O-типа. Известно (см. И.В. Алямовский. Электронные пучки и электронные пушки. М. Советское радио, 1966, 456 с.), что при фиксированных напряжениях на фокусирующем электроде и аноде величина тока электронной пушки полностью определяется ее геометрией и зависит от расстояния d между катодом и анодом следующим образом:

Искомая величина корректировки местоположения анода d получается при дифференцировании соотношения (2).

Предлагаемый способ изготовления электронных пушек был реализован следующим образом и поясняется фиг. 1.

В блоке электродов (фиг.1) были закреплены предварительно изготовленные катодный узел (1), управляющий электрод (2) и анод (3) на расстоянии d 3 мм от катодного узла. После помещения пушечного блока в откачиваемый баллон было произведено включение электронной пушки и замер ее вольт-амперной характеристики (см. фиг. 2, кривая 1) при управляющем электроде, электрически соединенном с катодным узлом. В результате данных измерений получена величина катодного тока I₁ 6,6 мА вместо требуемого I₀ 6,1 мА при напряжении на аноде 500 В.

После извлечения пушечного блока из баллона было проведено изменение местоположения анода относительно катодного узла на величину D 0,1 мм, что с точностью до 0,013 мм соответствует вычисленной по формуле (1) поправке, и окончательное закрепление анода. Проведенное дополнительное измерение вольт-амперной характеристики (фиг. 2, кривая 2) подтвердило правильность выбора межэлектродных расстояний в электронной пушке.

Сопоставительный анализ заявляемого способа изготовления электронной пушки СВЧ-прибора O-типа с прототипом показывает наличие новых операций: заключение электронной пушки в откачиваемый баллон, включение пушечного блока и замер его вольт-амперных характеристик при первоначальной установке анода, извлечение пушечного блока из откачиваемого баллона, изменение местоположения анода в пушечном блоке относительно катодного узла на величину D с его последующей установкой и закреплением.

Наличие перечисленных отличительных признаков в заявляемом способе позволяет:
во-первых, учитывать возможные изменения тока, вызванные неточностями изготовления электродов, их посадочных мест и неточностями сборки;
во-вторых, учитывать возможную нестабильность эмиссионной характеристики катода и возможное тепловое изменение межэлектродных расстояний.

Обеспечивается идентичность вольт-амперных характеристик данных пушек практически на уровне точности их измерения, а следовательно, повышается идентичность параметров СВЧ-приборов O-типа.

Использование: в электронной технике для СВЧ- приборов О-типа. Сущность изобретения: пушечный блок с закрепленными в нем электродами помещают в откачной баллон, включают и замеряют вольт-амперную характеристику. Затем пушечный блок извлекают из баллона, проводят корректировку местоположения анода относительно катода с целью достижения требуемой вольт-амперной характеристики и окончательно закрепляют анод пушки. Величина, на которую производится корректировка местоположения анода, рассчитывается по формуле. 2 ил.

Способ изготовления электронной пушки СВЧ-прибора О-типа, включающий установку и закрепление катодного узла, управляющего электрода и анода в едином пушечном блоке, отличающийся тем, что включают пушечный блок, предварительно помещенный в откачиваемый баллон, замеряют катодный ток, после чего извлекают пушечный блок из баллона и изменяют местоположения анода в пушечном блоке относительно катодного узла для обеспечения требуемой величины тока на величину D, определяемую соотношением

где I₀ необходимая величина тока;
I₁ величина тока, полученная при тех же напряжениях на управляющем электроде и аноде и первоначальном положении анода относительно катодного узла и управляющего электрода;
d первоначальное расстояние между катодом и анодом, причем при D > 0 величину d увеличивают, а при D < 0 величину d уменьшают, и окончательно закрепляют анод.