МАГНЕТРОН Российский патент 1999 года по МПК H01J25/50 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в приборах, в частности в магнетронах с малым временем готовности и высокой экономичности.

Известен магнетрон, содержащий анод, катод, в конструкции которого для создания первичных электронов созданы острийные автоэлектронные эмиттеры, находящиеся на стенках фокусирующих экранов, обращенных в межэлектродное пространство между анодом и катодом (Авт. свидетельство N 320852, 06.08.1970 г. ). К недостаткам этого магнетрона относится то, что в нем сложно создать необходимую напряженность электрического поля, которая бы обеспечивала первичный ток запуска магнетрона с помощью автоэлектронной эмиссии.

Известен магнетрон (Пат. РФ N 2051439, 29.01.93) в котором имеется цилиндрический анод и катод, состоящий из вторично-электронного эмиттера, фокусирующих фланцев, в отверстиях которых находятся автоэлектронные эмиттеры, создающие первичный ток для запуска магнетрона. Конструкция этого магнетрона и принцип ее работы является более близкой к предлагаемому техническому решению и выбирается в качестве прототипа.

Недостатками конструкции прототипа являются малые автоэлектронные токи, поскольку приходится использовать только автоэлектронные катоды с малой площадью эмиссии, кроме того, слабая надежность конструкции катодного узла, обусловленная тем, что при малых зазорах в случае механической вибрации возможно закорачивание фланца и автоэлектронного эмиттера, поскольку последний представляет собой консоль, изгиб которой при механической вибрации не избежен.

Другими недостатками указанной конструкции являются неполное использование рабочей поверхности пленочного автоэлектронного эмиттера, слабая экранировка СВЧ-поля фокусирующими экранами, поскольку сквозь отверстия, в которых находятся автоэлектронные эмиттеры, проникает СВЧ-излучение.

В предлагаемом изобретении ставятся задачи более эффективного использования рабочей поверхности автоэлектронного эмиттера, упрощения конструкции и повышения механической прочности и надежности магнетрона с одновременной защитой от СВЧ-излучения.

Эти задачи решены в конструкции магнетрона, содержащего анод и коаксиально расположенный в нем с зазором катодный узел, содержащий вторично-электронный, автоэлектронный эмиттер и боковые фланцы, служащие фокусирующими экранами, по крайней мере один из фокусирующих экранов электрически изолирован от вторично-электронного эмиттера и содержит по крайней мере один автоэлектронный эмиттер, рабочий торец которого обращен к поверхности вторично-электронного эмиттера.

Во втором варианте предлагаемой конструкции, содержащей два электрически изолированных фокусирующих экрана с автоэлектронными эмиттерами.

В третьем варианте изобретения эти задачи решены в конструкции прибора, в которой автоэлектронный(ые) эмиттер(а) имеет(ют) выступы.

В четвертом варианте изобретения поставленные задачи решены в конструкции катода, в которой по крайней мере один из концов цилиндра вторично-электронного эмиттера, находящийся под торцом автоэлектронного эмиттера, имеет вид усеченного конуса, наклонная поверхность которого обращена в сторону вакуумного зазора между анодом и катодом.

В пятом варианте предложенного изобретения поставленные задачи решены в конструкции, в которой вторично-электронный эмиттер имеет углубления, в которых находятся выступы автоэлектронного эмиттера.

В шестом варианте изобретения поставленные задачи решены в конструкции, в которой рельеф боковой поверхности рабочих торцов автоэлектронных эмиттеров имеет произвольную форму.

В седьмом варианте предложенного изобретения поставленные задачи решены в конструкции, в которой область вторично-электронного эмиттера, находящаяся под торцом автоэлектронного эмиттера, имеет пленку инородного материала.

В восьмом варианте изобретения поставленные задачи решены в конструкции прибора, в котором инородным материалом пленки служат металлы, сплавы, полупроводники и диэлектрики, обладающие коэффициентом вторичной-электронной эмиссии по величине большим, чем коэффициент материала вторично-электронного эмиттера.

Существенные отличия предложенного магнетрона заключаются в наличии фокусирующего(их) экрана(ов), электрически изолированного(ых) от вторично-электронного эмиттера и содержащего по крайней мере один автоэлектронный эмиттер, рабочий торец которого обращен к поверхности вторично-электронного эмиттера.

Это существенное отличие обуславливает решение поставленных в изобретении задач. При этом увеличение первичных токов достигается за счет более эффективного использования рабочей поверхности автоэлектронных эмиттеров, поскольку в данной конструкции эмиссия происходит с большей поверхности пленочного эмиттера.

Дополнительным преимуществом предложенного изобретения является увеличение тока автоэлектронной эмиссии за счет возможности использования двух фокусирующих экранов, имеющих автоэлектронные эмиттеры и электрически изолированных с вторично-электронным эмиттером.

Третьим преимуществом предложенного изобретения является возможность уменьшения рабочего напряжения запуска прибора за счет уменьшения зазора между авто- и вторично-электронным эмиттерами, что одновременно позволяет улучшить экранирующие свойства фокусирующих экранов от СВЧ-излучения, расширить типы используемых приборов и конструкционные возможности автоэлектронных эмиттеров, а также использовать более широкий круг материалов и сплавов, обеспечивающих высокие коэффициенты вторично-электронной эмиссии, стабильность вольт-амперных характеристик и увеличение срока службы приборов.

На фиг. 1 приведен схематический разрез предложенного прибора согласно п.1 формулы изобретения.

На фиг. 2 приведен схематический разрез катодного узла предложенного прибора согласно п. 2 формулы изобретения.

На фиг. 3 приведен схематический разрез катодного узла предложенного прибора согласно п. 3 формулы изобретения.

На фиг. 4 приведен схематический разрез катодного узла предложенного прибора согласно п. 4 формулы изобретения.

На фиг. 5 приведен схематический разрез катодного узла предложенного прибора согласно п. 5 формулы изобретения.

На фиг. 6 приведен схематический разрез катодного узла предложенного прибора согласно п. 7 формулы изобретения.

На приведенных чертежах приняты следующие обозначения.

Анод, катодный узел, 1 - вторично-электронный эмиттер, 2 - фокусирующие экраны, 3 - автоэлектронный эмиттер, 4 - цилиндрический стержень, 5 - выступы на автоэлектронном эмиттере, 6 - усеченный конус, 7 - полости во вторично-электронном эмиттере, 8 - пленка, 9 - вакуумный зазор.

Предложенный магнетрон согласно п. 1 формулы изобретения содержит: массивный анод, расположенный в нем катодный узел, состоящий из цилиндрического вторично-электронного эмиттера 1 и электрически закороченного с ним фокусирующего экрана 2, а также закрепленного на цилиндрическом стержне 4 электрически изолированного с вторично-электронным эмиттером фокусирующего экрана 2 и расположенным на нем автоэлектронным эмиттером 3, рабочий торец которого обращен к поверхности вторично-электронного эмиттера 1 и отделенного от него вакуумным зазором 9, который разъединяет анод и катодный узел прибора.

Другой пример конкретной реализации предложенного изобретения п. 2 иллюстрируется фиг. 2. В данном примере оба фокусирующие экрана 2 находятся на цилиндрическом стержне и электрически изолированы с вторично-электронным эмиттером 1, автоэлектронные эмиттеры 3, находящиеся на экранах, отделены от вторично-электронного эмиттера вакуумным зазором 9.

В примере, иллюстрируемом фиг. 3, предложенного изобретения по п. 3 показан автоэлектронный эмиттер 4, имеющий по периметру рабочего торца выступы 5.

В примере, иллюстрируемом фиг. 4, предложенного изобретения по п. 4 показан вторично-электронный эмиттер 1, имеющий область под рабочим торцом автоэлектронного эмиттера в виде усеченного конуса 6, наклон которого обращен в сторону вакуумного зазора 9 между анодом и катодным узлом.

В примере, иллюстрируемом фиг. 5, предложенного изобретения по п. 5 показан вторично-электронный эмиттер, имеющий углубления 7 в своем теле, в которых с целью уменьшения СВЧ-излучения находятся выступы автоэлектронного эмиттера 5.

Другой пример конкретной реализации предложенного изобретения согласно п. 7 формулы изобретения иллюстрирует фиг. 6. В данном примере для увеличения первоначального вторичного тока используется пленка 8 иного материала, имеющего коэффициент вторичной эмиссии по величине больший, чем коэффициент материала вторично-электронного эмиттера 1.

Приведенными примерами конкретных конструктивных воплощений не исчерпываются все возможные варианты реализации изобретения.

Предложенный магнетрон работает следующим образом.

Анод прибора заземляется. На вторично-электронный эмиттер подается отрицательное рабочее напряжение. Ток возбуждения магнетрона обеспечивается автоэлектронной эмиссией с обращенного к поверхности вторично-электронного эмиттера рабочего торца автоэлектронного эмиттера, расположенного на одном из фокусирующих экранов, за счет приложенного специальной схемой рабочего напряжения между вторично- и автоэлектронным эмиттерами. Эмиттируемые автоэлектроны, ускоряясь под действием электромагнитного поля, попадают на поверхность вторично-электронного эмиттера, выбивая вторичные электроны, которые в свою очередь, лавинно размножаясь, обеспечивают рабочий ток прибора.

В соответствии с этим изобретением магнетроны обладают более высокой надежностью, технологичностью и экономичностью.

Предложенное изобретение может найти широкое применение в вакуумной электронике при создании высокоэкономичных с мгновенным возбуждением магнетронов.

Изобретение относится к магнетронам и имеет своей целью повышение эффективности использования рабочей поверхности автоэлектронных эмиттеров, надежности приборов в условиях повышенного механического воздействия. Магнетрон содержит анод и коаксиально размещенный внутри него катодный узел, состоящий из вторично-электронного и автоэлектронного эмиттера и боковых фланцев, служащих фокусирующими экранами, причем по крайней мере один из фокусирующих экранов электрически развязан с вторично-электронным эмиттером и содержит по крайней мере один автоэлектронный эмиттер, рабочий торец которого обращен к поверхности вторично-электронного эмиттера. Техническим результатом является увеличение надежности, упрощение конструкции и повышение механической прочности. 7 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Магнетрон, содержащий цилиндрический анод, коаксиально расположенный в нем с зазором катодный узел, содержащий вторично-электронный, автоэлектронные эмиттеры и боковые фланцы, служащие фокусирующими экранами, отличающийся тем, что по крайней мере один из фокусирующих экранов электрически изолирован от вторично-электронного эмиттера и содержит по крайней мере один автоэлектронный эмиттер, рабочий торец которого обращен к поверхности вторично-электронного эмиттера. 2. Магнетрон по п. 1, отличающийся тем, что содержит два фокусирующих экрана с автоэлектронными эмиттерами. 3. Магнетрон по п.1 или 2, отличающийся тем, что рабочие торцы автоэлектронных эмиттеров имеют выступы. 4. Магнетрон по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере один из концов цилиндра вторично-электронного эмиттера, находящегося под торцом автоэлектронного эмиттера, имеет вид усеченного конуса, наклонная поверхность которого обращена в сторону вакуумного зазора между анодом и катодом. 5. Магнетрон по п.3, отличающийся тем, что вторично-электронный эмиттер имеет углубления, внутри которых расположены выступы автоэлектронного эмиттера. 6. Магнетрон по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что рельеф боковой поверхности рабочих торцов автоэлектронных эмиттеров имеет произвольную форму. 7. Магнетрон по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что область вторично-электронного эмиттера, находящаяся под торцом автоэлектронного эмиттера, покрыта пленкой инородного материала. 8. Магнетрон по п.7, отличающийся тем, что в качестве инородного материала пленки используются металлы, сплавы, полупроводники и диэлектрики, обладающие коэффициентом вторично-электронной эмиссии по величине большим, чем коэффициент вторично-электронной эмиссии материала вторично-электронного эмиттера.