Электровакуумный прибор Советский патент 1983 года по МПК H01J21/10 

Изобретение относится к электровакуумной технике, в частности, к конструкции мощных высоковольтных электровакуумных приборов.

Известны мощные высоковольтные электровакуумные приборы со скрещенными электрическими и магнитным полями, выполненные в виде тороида, схватывающего стержень магнитопровода индутронного трансформатора, содержащие также, диэлектрическую оболочку, внутри которой расположен кольцевой анод, охватывающий кольцевой, индуктивно накаливаемый катод, причем анод выполнен нераэрезным. В этих приборах в межэлектродном промежутке создается поперечное магнитное поле внутренним.источником - током, протекающим по индуктивно накаливаемому катоду. Такие приборы по сравнению с ПЕЖборами с внешними источниками магнитного поля - постоянными магнитами или соленоидами имеют значительно меньшие объем и МассуG1.J

Однако возможности применения .этих приборов ограничиваются -только выпрямительными режимами работы, так как поперечное магнитное поле в межэлел тродном промежутке является переменным и изменяется по синусо- , идальному закону,синхронно с йэменениём анодного напряжения Смаксимальной величине обратного анодного напряжения соответствует максимальная величина поперечного магнитного поля в меж&лек тродном промежутке, а при величине магнитного поля равной нулю обратное анодное напряжение отсутствует ). Для ряда режимов работы мощных высоковольтных электровакуумных приборов, при которых отсутствует синхронное изменение анодного напряжения и поперечного магнитного поля (например, защитный режим, при котором импульсы анодного тока чередуются с постоянным анодным напряжением), такие приборы непригодны, так Как в момент равенства нулю переменного магнитного поля, условие обеспечения заданной выср- : кой электрической прочности не выполняется. Кроме того, невозможно применение приборов для работы с сеточным управлением что связано с наличием поперечного переменного магнитного поля в межэлектродном промежутке сетка-катод. Известен мощный высоковольтный электровакуумный прибор, корпус .которого выполнен в виде тороидаль ной диэлектрической обмотки, охваты вакядеи стержень магнитопровода индутронного трансформатора, внутри которой размещены кольцевой неразрезной анод, охватывающий кольцевой .накаливаемый катод с прорезями по образующей. В таком устройстве катод.выполнен составным из спирали, крайние витки которой имеют

разрезных колец, и одного или двух цилиндров, разрезных по образующей и соединяющих разрезные кольца, разрезы в кольцах и цилиндрах .совпадают, анод выполнен неразрезным, а величины сопротивлений цепей катода и анода выбираются из усло ВИЯ

- -ГД|В . m - любое целое число; Rj R,)fjj Кд- активные и реактивные

сопротивления электрических цепей катода и анода соответственно.

В этом приборе в высоковольтном межэлектродном промежутке за счет суперпозиции переменных магнитных полей, создаваемых в.нутренними источниками - токами, протекающими по индуктивно накаливаемому катоду и аноду, создается поперечное результи рующее, близкое к постоянному, пульт сирующее магнитное поле, не проходящее при изменении через нулевое значение 2;.

Недостатками данного прибора -явлйется то, что при необходимости соз Дания мощных высоковольтных электровакуумных приборов с сеточным управлением наличие в межэлектродном промежутке сетки-катода поперечного переменного магнитного поля приводит к отклонению электронных пучков и частичному их попаданию на витки сетки.

Цель изобретения - расширение функционат ных возможностей прибора путем использования сеточного управления.

Указанная цель достигается тем, что в электровакуумном приборе, корпус которого выполнен в виде тороидальной диэлектрической оболочки, охватывающей стержень магнитопровода индутронного трансформатора, внутри которой размещены кольцевой неразрезной анод, охватывающий кольцевой накаливаемый катод с прорезями ПО образующей, между катодом и анодом расположена сетка,- состоящая по крайней мере, иэ двух колец, образованных стержнями, расположенными, по образующей и соединенными поочередно с противоположных сторон перегеачкакш, причем стержни сетки параллельны прорезям катода, а соотнсшение числа стержней сетки и числа прорезей катода равно 2:1 с каждой из эмиттирующих поверхностей катода. . На фиг.1 изображен электровакуумиый прибор, общий вид; на фиг.2 направление силовых линий магнитных полей в межэлектродных промежутках на фиг.З - расположение катода и cei .кк относительно друг друга) на фиг. 4 - катод электровакуумного при бора; на фиг.5 - сетка электровакуу ного прибора. : Электровакуумный прибор вьшолнен в форме тороида и охватывает стержень 1 магнитопроврда индутронн го трансформатора. Первичная обмотка 2 индутронного трансформатора является питающей, а вторичная обмо ка есть индуктивно накаливаемый катод 3 кольцевой формы, вдоль образующей которого расположешл прорези, половина которых начинается с о ной стороны катода 3, а вторая - с другой (общее число стержней двейад цать ), эти прорези поочередно начинаются с противоположных сторон катода 3 и выполнены сквозными по тол щине катода 3; на поверхности об.разую14ей катода 3, с внешней стороны нанесено эмиттирующее покрытие, катод 3 коль.цевой , охватывается сеткой, которая состоит из двух колец 4 и 5, входящих одно в другое в вертикальной плоскости, причем каждое из колец состоит из установленных по образующей стержней 6 w 1 соответственно, соединенных между с бой порчередно с противоположных сторон перемычками 8 и 9, при этс поочередно два соседних стержня одного кольца установлены между двумя соседними стержнями другого кольца наоборот. Кольца 4 и 5. сетки огиба ют катод 3 с обеих его сторон, т-а. с нижней и верхней, и соединены меж ду собой металлоке|5амическими штыря ми 10, с помощью кото1 ах сеточная система присоединяется к кергаотческому кольцу 11. Пять из шести итырей 10 являются изоляторами, один выводом, с помощью которого подаетс напряжение питания на сетку. Сетка, состоящая из колец 4 и 5, располюжена между катодом 3 и кольцевым неразрезньм анодсм 12, т.е. анод 12 охватывает сетку и катод 3. Прибор содержит также керамический изолятор 13, образующий с анодом 12 вакуум-плотную оболочку, вертикальные участки сетки ( стержни б и 7 ) парал лельны вертикальны участкам катода 3. Величины сопротивлений электрических цепей колец 4 и 5 сетки и анода 12 в «5раны такими, чтобы выполнялось условие с. jf; arct. l; RC 0,02 Ом ; Яд 0,055 OMj ,Хс 0,012 рм| . 0,0075 Ом,, 24, . «ircij jp,.;4$ Анодное напря5кение составляет 30 кВ расстояние сетка-анод 3 мм, расстояние катод-сетка 0,4 мм. В этом приборе за счет суперпозидий переменных магнитных полей, создаваемых внутренними источниками токами, протекающими по индуктивно накаливаемому катоду, сетке и- аноду, в высоковольтном межэлектродном промежутке сетка - анод создается поперечное результирующее, близкое к постоянному, пульсирующее-Магнитное поле, не прохрдящее при изменении через нулевое значение, а в межэлёктродном промежутке сетка-катод поперечное магнитное поле отсутствует. Создание поперечного пульсирующего магнитного поля в промежутке сетка-анод осуществляется путем суперпозиции двух магнитных полей, создаваемых токами, протекающими по сетке и .по аноду таким образом, что эти поля сдвинуты друг относительно друга в. плоскости,, перпендикулярной электрическому полю, в пространстве на угол of it nJT (где . n - любое целое четное число ) и на угол /5 «о(где щ- Любое целое число) во времени. В указанном межэлектродном промежутке создается вращающийся в плоскости, параллельной поверхностям Ьлектродов, вектор резуль тирующего магнитного поля, причём по направлению магнитное поле остается поперечным по отношению к электрическому, а амплитуда результирующего магнитного поля пульсирующая. Сдвиг в пространстве между магнитными полями сетки и анода осуществляется за счет выполнения сетки такой конструкции, при которой ток сетки, выполненной кольцевой, будет протекать вдоль ее образукяцей, в то время как по кольцевому неразрезному аноду ток будет протекать по кольцевому периметру. Для обеспечения сдвига во времени на угол между магнитными полями сетки и анода величины сопротивле- . НИИ цепей сетки и анода выбираются из условия .-x R arcic . .ff, где h - тообое целое число; ХдХд,.- реактивные и активные сопроКд тивления электрических цепей . сетки и анода соответственИсключение поперечного магнитного поля в межэлектродном промежутке сетка-катод достигается путем суперпозиции двух магнитных полей, создаваемьос токами, протекающими по сетке и катоду таким образом, что амплитуды этих магнитных полей равны, а направления векторов их противоположны. При подключении первичной обмотки индутронного трансформатора к ис точнику переменного напряжения в кат де, сетке и аноде наводятся ЭДС и в них начинает протекать ток, создающий л агнитнре . поле у катода/ се ки и анода, а также обеспечивакяций разогрев кат.ода до рабочей температуры. Так как сетка прибора выполнена в виде колец, образованных стер нями, расположенными по образующей и соединенными между собой перемычка ми, то следовательно, уак в сетке бу дет протекать вдоль образующей (стер жень-перемычка-стержень-перемычка ) и магнитное поле, образованное этим током, имеет азимутальную ориентацию В то же.время, ток в аноде, выполнен ном неразрезнымг протекает по кольцу и создаваемое им магнитное поле имеет аксиальную ориентацию. Следова тельно, в предлагаемом приборе магни ные поля сетки и анода поперечны по отношению к электрическому полю и вз имно перпендикулярны в плоскости, па раллельной поверхности электродов, т.е. эти поля сдвинуты в Пространств по отношению друг к другу. Для обеспечения сдвига во времени между магнитными полями сетки и анода величины сопротивлений цепей анода и сетки выбраны из условия где m - любое целое число) Xj., )(д,К Кд- активные и реактивные сопротивления электрических цепей сетки и анода соответственно. В результате суперпозиции этих полей в промежутке сетка-аноД создается поперечное пульсирующее магнитное поле, близкое к постоянному, что обеспечивает высокую электрическую прочность прибора.. Так как катод прибора выполнен кольцевой формы с разрезами по образующей, поочередйо начинающимися с противоположных сторон катода, то, следовательно, ток в катоде протекает по образующей и магнитное поле, образованное этим током, имеет азимутальную ориентацию такую же как и магнитное поле, образованное током сетки. За счет выполнения сетки в виде колец, образованных стержнями, расположенными по образующей и соединенными поочередно с противоположных сторон перемычками, причем вертикальные участки сетки параллельны вертикальным участкам катода, магнитные поля, создаваемые сеткой и катодом в межэлектродном промежутке катод-сетка взаимно компенсируются. .. . В предлагаемом приборе по сравнению с лучшими конструкциями мощных высоковольтных электровакуумных приборов с сеточным управлением, имеющими высокие технические характеристики, в частности токораспределение и электрическую прочность, эта величина составляет 12 кВ/мм, в лампе, взятой за базовый объект, 4 кВ/мм. При этом в 3 раза уменьшается расстояние между анодом и сеткой, а также падение напряжения на аиоде в период прохождения тока, что уменьшает потери в цепи анода. При анодном напряжении в 30 кВ расстояние анод-сетка в лампе (базовом объекте J примерно 10 ым, а в предложенном приборе 3 мм. При одинаковой электрической прочности, анодном напряжении 30 кВ, расстоянии между анодом и сеткой, в триоде 1О мм, а в предложенном приборе 3 мм потери в цепи анода уменьшаются в 2 раза, т.е. если в триоде эти величины составляют 40 Ом и 1 кВт, то в предложенном прибрре 20 Ом и 0,5 кВт.

ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЙ ПРИ15ОР, ко пус которого выполнен в виде тороидгшьной диэлектрической О болочки, охвапшакпцей стержень магнитопровода индутронного тра

J

-4

«Фи.

г.З

10

Фиг. 5