МНОГОЛУЧЕВОЙ СВЧ-ПРИБОР О-ТИПА Российский патент 1997 года по МПК H01J25/10 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к многолучевым электровакуумным приборам О-типа (клистрон, ЛБВ и т.д.).

Известны многолучевые приборы, содержащие магнитную фокусирующую систему с постоянными магнитами, у которых коллекторный магнитный экран установлен на некотором расстоянии от коллекторного полюсного наконечника. За счет этого обеспечивается большее отклонение лучей в коллекторе прибора и их лучшая расфокусировка, что позволяет уменьшить длину коллектора и повысить долговечность прибора.

Однако в ряде случаев удельная нагрузка на коллекторе прибора оказывается чрезмерной.

Цель изобретения увеличение мощности и долговечности прибора за счет оптимизации траекторий электронов в коллекторе, а также за счет оптимизации распределения тепловой нагрузки по поверхности коллектора на работающем приборе.

Цель достигается тем, что на цилиндрической части коллекторного экрана выполнена проточка и нарезана резьба, по которой перемещается втулка, изготовленная из магнитомягкого материала, при этом толщина стенки экрана в месте проточки равна

где H_max максимальная величина напряженности магнитного поля в зазоре между коллекторным полюсным наконечником и коллекторным экраном, Э;
r радиус коллекторного экрана, мм.

На фиг. 1 показана конфигурация парциального электронного луча в коллекторе многолучевого прибора при отрыве коллекторного экрана от коллекторного полюсного наконечника, где 1 коллекторный полюсный наконечник; 2 постоянный магнит; 3 распределения индукции магнитного поля вдоль оси коллектора; 4 коллекторный экран 5 парциальный электронный луч; 6 - рабочая поверхность коллектора.

На фиг. 2 показана конфигурация парциального электронного луча в коллекторе многолучевого прибора при отрыве коллекторного экрана и проточке на экране.

На фиг. 3 изображена конструкция коллектора с регулировкой электронного луча с помощью втулки 7.

Такой коллектор работает следующим образом.

Результаты измерений и расчетов показывают, что в ряде случаев электронный луч слишком сильно отклоняется от оси коллектора и не успевает расфокусироваться (фиг. 1). С целью обеспечения лучшей расфокусировки луча было бы желательно сначала отклонять его от оси коллектора, а затем уменьшить угол отклонения, как показано на фиг. 2. В этом случае следы от электронных лучей на цилиндрической поверхности коллектора будут иметь вид сильно вытянутых непересекающихся между собой эллипсов. Измерения и расчеты показали, что для получения требуемого отклонения электронных лучей необходимо обеспечить распределение индукции магнитного поля в коллекторе, показанное на фиг. 2. С этой целью на цилиндрической части экрана в области вблизи зазора выполняется проточка, которая уменьшает его поперечное сечение в этом месте и приводит к насыщению материала экрана магнитным полем.

Выведем формулу для расчета толщины экрана в месте его утоньшения (проточки), при которой будет насыщение. Если весь магнитный поток в зазоре коллектора проходят через коллекторный экран
2πr_э•t•B_нас=K•π•r2э

•H_max,
где r_э радиус коллекторного экрана;
H_max максимальная величина напряженности магнитного поля в зазоре между коллекторным экраном и коллекторным полюсным наконечником;
B_нас величина индукции магнитного поля, при которой наступает насыщение материала экрана магнитным полем;
K постоянный коэффициент.

Экспериментальные исследования показали, что в коллекторном экране диаметром 90 мм при напряженности магнитного поля в зазоре H_max 600э уменьшение толщины экрана с 4 до 1 мм приводит к насыщению. Для стали B_нас 20000 гс. Определим отсюда коэффициент K

Тогда формула для расчета толщины экрана будет иметь вид

Величина проточки при изготовлении может выполняться с некоторыми допусками. Кроме того, магнитные свойства материала экрана в разных партиях также могут отличаться. Это приведет к тому, что характер распределения индукции магнитного поля вдоль оси Z может изменяться от прибора к прибору. Чтобы избежать этого, желательно проводить настройку магнитного поля на работающем приборе.

Настройка может осуществляться за счет перемещения кольцевой втулки, выполненной из магнитомягкого материала, вдоль экрана. Конструктивно это показано на фиг. 3.

Постоянный магнит 2, установленный на коллекторном полюсном наконечнике 1 создает в области коллектора магнитное поле. Для получения требуемой конфигурации этого поля между коллекторным полюсным наконечником 1 и коллекторным экраном 4 установлен зазор 3 и на экране 4 выполнена проточка. Регулировка отклонения и расфокусировки электронного луча 5 производится за счет изменения магнитного поля, для чего на экране 4 в месте, где выполнена проточка, нарезана резьба, по которой может перемещаться втулка 7.

Использование предлагаемого изобретения позволит проводить оптимизацию траекторий электронов в коллекторе и за счет этого увеличить мощность и долговечность прибора.

Использование: электронная техника, в частности многолучевые электровакуумные приборы О-типа (клистрон, ЛБВ и т.д.). Сущность изобретения: прибор содержит магнитную фокусирующую систему с источником магнитного поля, полюсными наконечниками и коллекторным магнитным экраном, установленным на некотором расстоянии от коллекторного полюсного наконечника. Целью изобретения является увеличение мощности и долговечности прибора за счет оптимизации траекторий электронов в коллекторе. На цилиндрической части коллекторного экрана 4 выполнена проточка, при этом толщина стенки экрана в месте проточки равна: (мм), где H_max - максимальная величина напряженности магнитного поля в зазоре между коллекторным полюсным наконечником и коллекторным экраном, Э; r - радиус коллекторного экрана, мм. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Многолучевой СВЧ-прибор О-типа, содержащий магнитную фокусирующую систему с источником магнитного поля, полюсными наконечниками и коллекторным магнитным экраном, установленным с зазором относительно от коллекторного полюсного наконечника, отличающийся тем, что, с целью увеличения мощности и долговечности прибора за счет оптимизации траекторий электронов в коллекторе, на внешней цилиндрической поверхности коллекторного экрана выполнена проточка. 2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что, с целью оптимизации распределения тепловой нагрузки по поверхности коллектора на работающем приборе, на цилиндрической части коллекторного экрана выполнена резьба, на которой расположена втулка с возможностью перемещения, выполненная из магнитомягкого материала.