УСТРОЙСТВО ГЕНЕРАЦИИ ИМПУЛЬСОВ ШИРОКОПОЛОСНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СВЧ- ДИАПАЗОНА Российский патент 2018 года по МПК H01J25/00 

Описание патента на изобретение RU2668271C1

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано при разработке генераторов мощных широкополосных электромагнитных импульсов (ЭМИ) в сантиметровом диапазоне длин волн.

Известно устройство для генерации широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) СВЧ-диапазона, описанное в патенте РФ №2488909, опубл. 27.07.2013, под названием «Способ генерации широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) СВЧ-диапазона и устройство для его осуществления», включающий в себя плоский вакуумный фотодиод, систему ввода лазерного излучения (ЛИ), обеспечивающую наклонное падение ЛИ на фотокатод, систему вывода ЭМИ, вакуумную камеру, расположенную над анодом, импульсный или импульсно-периодический лазер, генератор импульсов напряжения, содержащий несколько одинаковых элементов, состоящих из плоского фотодиода с отражающими ЭМИ электродами и вакуумной камеры над ним, соединенных в стопку, системы ввода ЛИ и вывода ЭМИ расположены на противоположных торцах фотодиодов.

К недостаткам данного изобретения следует отнести следующее.

Для инициирования эмиссии электронов с фотокатода используется отражение лазерного излучения от поверхностей электродов. Однако фотокатоды с высокой квантовой эффективностью имеют низкий коэффициент отражения излучения, что приведет к существенному ограничению рабочей длины катода и неравномерной эмиссии электронов по длине катода, либо к необходимости использовать неэффективные фотокатоды е большим коэффициентом отражения.

Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является техническое решение, описанное в работе А.А. Кондратьев, Ю.Н. Лазарев, А.В. Потапов и др. «Экспериментальное исследование генератора ЭМИ СВЧ-диапазона на основе сверхсветового источника», Доклады РАН, 2011, Т. 438, №5, С. 615, включающее в себя анод, вакуумный фотодиод с плоским фотокатодом, систему ввода лазерного излучения (ЛИ), обеспечивающую наклонное падение ЛИ на фотокатод, систему вывода электромагнитного излучения (ЭМИ), импульсный или импульсно-периодический лазер, источник напряжения.

Недостатком данного технического решения является использование в генераторе прозрачного для электронов анода, выполненного в виде сетки из тонких проводящих элементов. При работе фотодиода в частотно-импульсном режиме возможен их быстрый нагрев, провисание и замыкание катод-анодного зазора. Другим недостатком является попадание высокоэнергетичных электронов на окно ввода лазерного излучения, что приводит к десорбции газов отравляющих фотокатод, тем самым, уменьшая срок службы фотодиода.

Задача настоящего изобретения заключается в создании устройства, позволяющего повысить эффективность генерации и получить импульсы широкополосного ЭМИ СВЧ-диапазона в частотном режиме работы, при этом сохранить и продлить срок службы фотодиода.

Это достигается тем, что в устройстве генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, включающем в себя анод, вакуумный фотодиод с плоским фотокатодом, систему ввода лазерного излучения (ЛИ), обеспечивающую наклонное падение ЛИ на фотокатод, систему вывода ЭМИ, импульсный или импульсно-периодический лазер, источник напряжения, согласно изобретению, анод выполнен в виде набора проводящих пластин, установленных с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода, с зазором между собой и зафиксированных под углом к фотокатоду.

Кроме того, пластины анода выполнены совместно с пружинными элементами.

Технический результат заключается в том, что удалось повысить эффективность генерации за счет того, что ЭМИ выводится из разрядного промежутка не через торец, а между анодными пластинами, образуя тем самым единичные источники ЭМИ, излучение которых когерентно складывается в узконаправленный пучок, выходящий в направлении зеркальном углу падения лазерного излучения, через которые и вводится инициирующее лазерное излучение, увеличить длительность непрерывной генерации за счет использования более массивных, чем проволочки, пластин с пружинными элементами для предотвращения их деформации, а также увеличить срок службы фотодиода, предотвратив попадание ускоренных электронов на входное окно.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

Новые признаки устройства генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона (анод выполнен в виде набора проводящих пластин, установленных с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода, с зазором между собой и зафиксированных под углом к фотокатоду) не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

На чертеже изображен пример выполнения устройства генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, на котором обозначены следующие позиции:

1 - плоский фотокатод;

2 - анод.

Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона представляет собой плоский фотокатод 1 и расположенный на некотором от него расстоянии анод 2, который выполнен в виде проводящих пластин, установленных под углом к поверхности фотокатода 1. Пластины, установлены с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода 1.

Работа устройства генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, изображенного на чертеже, начинается с подачи импульса напряжения на катод-анодный промежуток. В момент достижения максимума напряжения фотокатод 1 (например, сурьмяно-цезиевый) облучают импульсным лазерным излучением с плоским фронтом, наклонно падающим на него через анод 2, выполненный в виде проводящих пластин, например из коррозионностойкой стали 12Х18Н9Т, создают импульс тока, распространяющегося вдоль межэлектродного промежутка со сверхсветовой фазовой скоростью, осуществляют генерацию ЭМИ внутри разрядного промежутка и вывод ЭМИ через зазоры между пластинками анода 2, выполненными совместно с пружинными элементами, образуя тем самым единичные источники ЭМИ. Излучение единичных источников, когерентно складывается в узконаправленный пучок, выходящий в направлении зеркальном углу падения лазерного излучения.

Заявляемое устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона позволило добиться повышения эффективности генерации, получить импульсы широкополосного ЭМИ СВЧ-диапазона в частотном режиме работы и при этом увеличить срок службы фотодиода.

Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, экспериментально подтверждена работоспособность устройства генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона и способность достижения усматриваемого заявителем технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Похожие патенты RU2668271C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ШИРОКОПОЛОСНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СВЧ ДИАПАЗОНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2011
  • Лазарев Юрий Николаевич
RU2488909C2
СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ШИРОКОПОЛОСНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СВЧ ДИАПАЗОНА 2013
  • Лазарев Юрий Николаевич
RU2552518C2
СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СВЧ ДИАПАЗОНА 2015
  • Лазарев Юрий Николаевич
RU2611574C2
ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ 2007
  • Бессараб Александр Владимирович
  • Дубинов Александр Евгеньевич
  • Мартыненко Сергей Павлович
  • Солдатов Александр Васильевич
  • Терехин Владимир Александрович
  • Трутнев Юрий Алексеевич
RU2361313C1
СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫЙ ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ 2015
  • Селемир Виктор Дмитриевич
  • Степанов Николай Владимирович
RU2614986C1
Генератор электромагнитных импульсов 2016
  • Молочков Виктор Федорович
RU2650103C1
ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ 2020
  • Букин Владимир Валентинович
  • Гарнов Сергей Владимирович
  • Долматов Тимофей Васильевич
  • Терехин Владимир Александрович
  • Трутнев Юрий Алексеевич
RU2738959C1
ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ 1999
  • Бессараб А.В.
  • Дубинов А.Е.
  • Лазарев Ю.Н.
  • Мартыненко С.П.
  • Москаленко В.Е.
  • Солдатов А.В.
  • Терехин В.А.
RU2175154C2
ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ 2014
  • Молочков Виктор Федорович
RU2562831C1
ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ 2008
  • Бессараб Александр Владимирович
  • Гаранин Сергей Григорьевич
  • Мартыненко Сергей Павлович
  • Прудкой Николай Александрович
  • Солдатов Александр Васильевич
  • Терёхин Владимир Александрович
  • Трутнев Юрий Алексеевич
RU2388100C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 668 271 C1

Реферат патента 2018 года УСТРОЙСТВО ГЕНЕРАЦИИ ИМПУЛЬСОВ ШИРОКОПОЛОСНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СВЧ- ДИАПАЗОНА

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано при разработке генераторов широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) в сантиметровом диапазоне длин волн. Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона представляет собой плоский фотокатод 1 и расположенный на некотором от него расстоянии анод 2, который выполнен в виде проводящих пластин, установленных под углом к поверхности фотокатода 1. Пластины установлены с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода 1. Данное изобретение позволило повысить эффективность генерации и получить импульсы широкополосного ЭМИ СВЧ-диапазона в частотном режиме работы и при этом сохранить и продлить срок службы фотодиода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 668 271 C1

1. Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) СВЧ-диапазона, включающее в себя анод, вакуумный фотодиод с плоским фотокатодом, систему ввода лазерного излучения (ЛИ), обеспечивающую наклонное падение ЛИ на фотокатод, систему вывода ЭМИ, импульсный или импульсно-периодический лазер, источник напряжения, отличающееся тем, что анод выполнен в виде набора проводящих пластин, установленных с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода, с зазором между собой и зафиксированных под углом к фотокатоду.

2. Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) СВЧ-диапазона по п. 1, отличающееся тем, что пластины анода выполнены совместно с пружинными элементами.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2668271C1

Доклады Академии Наук, 2011, т
Способ обогащения кислородных руд путем взбалтывания пены 1911
  • Г.Л. Сульман
  • Ю.Ф. Пикар
SU438A1
КЛАВИШНЫЙ АППАРАТ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ ПАЛЬЦЕВ ПРИ ИГРЕ НА СТРУННЫХ ИНСТРУМЕНТАХ 1922
  • Вульф А.А.
SU615A1
СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ШИРОКОПОЛОСНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СВЧ ДИАПАЗОНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2011
  • Лазарев Юрий Николаевич
RU2488909C2
ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ 1999
  • Бессараб А.В.
  • Дубинов А.Е.
  • Лазарев Ю.Н.
  • Мартыненко С.П.
  • Москаленко В.Е.
  • Солдатов А.В.
  • Терехин В.А.
RU2175154C2
ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ 2007
  • Бессараб Александр Владимирович
  • Дубинов Александр Евгеньевич
  • Мартыненко Сергей Павлович
  • Солдатов Александр Васильевич
  • Терехин Владимир Александрович
  • Трутнев Юрий Алексеевич
RU2361313C1
US 2005264148 A1, 01.12.2005
US 2010148667 A1, 17.06.2010.

RU 2 668 271 C1

Авторы

Пхайко Николай Анатольевич

Потапов Анатолий Васильевич

Кондратьев Александр Александрович

Даты

2018-09-28Публикация

2017-08-14Подача