СВЧ-ПРИБОР М-ТИПА С КОАКСИАЛЬНЫМ ВЫВОДОМ ЭНЕРГИИ Российский патент 2006 года по МПК H01J25/55 H01J23/38 

Предлагаемое изобретение относится к области электровакуумных приборов, в частности касается мощных приборов СВЧ М-типа с радиально расположенными выводами энергии.

Известны приборы М-типа с радиальными выводами энергии, например платинотрон (амплитрон) QK 434 (1), имеющий замедляющую систему и катодный узел, образующие пространство взаимодействия, радиально расположенные коаксиальные выводы энергии по центру пространства взаимодействия, и магнитную систему, образующую магнитное поле, направленное вдоль оси прибора.

Известен магнетрон непрерывного действия М-146, который выбран в качестве прототипа, имеющий резонаторную систему и катодный узел, образующие пространство взаимодействия магнетрона, магнитную систему, создающую магнитное поле, направленное вдоль оси прибора, и вывод энергии коаксиального типа, радиально расположенный относительно пространства взаимодействия и по его центру (2, 3). Недостатком известной конструкции является возможность попадания электронов из пространства взаимодействия в область между внутренним и наружным проводниками коаксиального вывода энергии. Наличие мощных СВЧ электромагнитных полей в этой области приводит к тому, что электроны будут взаимодействовать с этими полями, что будет приводить к их ускорению, возникновению вторичной электронной эмиссии с элементов вывода энергии. Это явление при достаточно больших уровнях мощности может приводить к дополнительным потерям выходной мощности прибора и к разрушению и выходу из строя элементов вывода энергии (внутреннего проводника вывода энергии, вакуумного уплотнения).

Предлагается свободная от указанных недостатков конструкция радиального коаксиального вывода энергии для прибора М-типа. В предлагаемой конструкции для предотвращения попадания электронов в область между внешним и внутренним проводниками коаксиального вывода энергии на внутреннем проводнике вывода энергии у входа в коаксиальную часть размещен диск, диаметр которого равен или больше диаметра внешнего проводника коаксиального вывода энергии.

Необходимая величина связи с СВЧ нагрузкой осуществляется путем подбора размеров диска и диаметра внутреннего проводника коаксиального вывода энергии.

На фиг.1 представлена схема известной конструкции, где: 1 - резонаторная система (анод), 2 - катод, 3 - внутренний проводник вывода энергии, 4 - внешний проводник вывода энергии, 5 - магнитная система. На фиг.2 представлен разрез по линии А-А.

На фиг.3 представлена конструкция предлагаемого радиального коаксиального вывода энергии с защитным диском, где: 1 - резонаторная система, образующая анод, 2 - катод, 3 - внутренний проводник вывода энергии, 4 - внешний проводник вывода энергии, 5 - магнитная система, 6 - защитный диск. На фиг.4 представлен разрез по линии А-А.

Предлагаемая конструкция коаксиального вывода энергии была опробована при разработке мощного магнетрона непрерывного действия с выходной мощностью 50 кВт, работающего на частоте 2450 МГц. При диаметре наружного проводника 10 мм и диаметре защитного диска 11 мм была получена следующая зависимость внешней добротности Q_вн от диаметра внутреннего проводника d. При изменении диаметра внутреннего проводника d от 5 до 7 мм величина внешней добротности Q_вн изменялась от 64 до 151. При этом величина нулевой добротности Q₀ была равна 1000.

Источники информации:

1. Браун. Платинотрон (амплитрон и стабилотрон). "Электронные сверхвысочастотные приборы со скрещенными полями", том 2, с. 155-193. Москва, Изд-во иностранной литератупы, 1961г.

2. Технический отчёт по опытно-конструкторской работе: "Разработка магнетрона непрерывного действия с выходной мощностью 10 кВт для мощных установок СВЧ нагрева на частоте 2450 МГц", (шифр "Водолаз"), г. Саратов, 1993 г., "ОКБ - Тантал".

3. Технические условия на магнетрон М - 146 АБУК.433160.036 ТУ, 1994 г.

Предлагаемое изобретение относится к электровакуумным приборам СВЧ М-типа с радиально расположенными коаксиальными выводами энергии. Наличие в приборе мощных электромагнитных полей способствует попаданию электронов из пространства взаимодействия в область между внутренним и наружным проводниками коаксиального вывода энергии. Это приводит к ускорению электронов и возникновению вторичной электронной эмиссии с элементов вывода энергии. Техническим результатом является увеличение выходной мощности прибора и предохранение от разрушения и выхода из строя элементов вывода энергии, вакуумного уплотнения. В приборе для предотвращения попадания электронов в область между внешним и внутренним проводниками коаксиального вывода энергии у входа в коаксиальную часть размещен диск, диаметр которого равен или больше диаметра внешнего проводника коаксиального вывода энергии. 4 ил.

СВЧ-прибор М-типа с коаксиальным выводом энергии, имеющий замедляющую систему и катод, образующие пространство взаимодействия прибора, магнитную систему, образующую магнитное поле, направленное вдоль оси прибора, и радиально расположенный коаксиальный вывод энергии по центру пространства взаимодействия, отличающийся тем, что на внутреннем проводнике коаксиального вывода энергии у входа в коаксиал размещен диск, диаметр которого равен или больше диаметра внешнего проводника коаксиального вывода энергии.