МНОГОЛУЧЕВОЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ СВЧ ПРИБОР О-ТИПА Советский патент 1996 года по МПК H01J25/00 

Изобретение относится к области электронной техники, в частности к электронным приборам, а более конкретно к многолучевым клистронам, лампам бегущей волны и т.д.

В известных конструкциях многолучевых клистронов отработавшие электронные пучки осаждаются на один или несколько коллекторов, оси которых совпадают с осью пролетных каналов в электродинамической системе.

Недостатком таких конструкций является высокая удельная нагрузка на тепловоспринимающую поверхность. Так при осаждении лучей на общий для всех лучей коллектор практически не происходит "размазывание" лучей на поверхности, вследствие чего приходится развивать поперечные и продольные размеры коллектора, чтобы удельные нагрузки не превысила допустимых норм.

При осаждении лучей на парциальные коллекторы, оси которых параллельны, ввиду ограничений, связанных с заданной геометрической структурой расположения пролетных каналов в электpодинамической системе, отсутствует возможность увеличения поперечных размеров парциального коллектора. Это в значительной мере ограничивает возможности применения таких коллекторов в электронных приборах СВЧ О-типа с высокой удельной мощностью единичного луча.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является многолучевой электронный СВЧ прибор О-типа, содержащий коллектор, магнитную систему с плоским магнитным полюсом, расположенным перед коллектором и имеющим пролетные отверстия по числу лучей.

Недостатком данного технического решения является невозможность поворота каждого луча на определенный угол и, следовательно, ограниченность увеличения площади поверхности коллектора.

Целью изобретения является увеличение срока службы электронного прибора за счет увеличения поверхности коллектора и уменьшение продольных размеров прибора.

Указанная цель достигается тем, что в многолучевом электронном СВЧ приборе О-типа, содержащем коллектор, магнитную систему с плоским магнитным полюсом, расположенным перед коллектором и имеющим пролетные отверстия по числу лучей, между плоским магнитным полюсом и коллектором введен дополнительный полюс, выполненный из магнитомягкого материала, в форме поверхности вращения, выпуклой частью обращенной к коллектору, с отверстиями по числу лучей, оси которых образуют с осью прибора угол, определяющий угол поворота электронных лучей, при этом диаметр отверстия d₂ в дополнительном полюсе выполнен в соответствии со следующим соотношением:
d₂= d где d₁ диаметр отверстий в плоском магнитном полюсе;
Н₁ и Н₂ амплитуда напряженности магнитного поля в области плоского и дополнительного магнитных полюсах соответственно.

Эффект от разведения лучей зависит от угла поворота. С целью увеличения угла поворота при меньших продольных размерах между плоским и дополнительным полюсами устанавливается дополнительный магнит.

При такой конструкции каждый луч идет вдоль силовых линий магнитного поля, поворот которых осуществляется на заданный угол геометрическими размерами дополнительного полюса, и за дополнительным полюсом рассеивается на парциальном коллекторе. Наличие дополнительного полюса позволяет регулировать удельную нагрузку на поверхность коллектора в широких пределах.

За счет снижения удельной тепловой нагрузки на поверхность коллектора ликвидирована возможность местного перегрева участков коллектора, приводящего к выходу прибора из строя из-за нарушения вакуумной полости. Это приводит в конечном счете к увеличению срока службы прибора.

Разведение лучей на заданный угол позволяет сократить продольные размеры коллектора и прибора в целом, что в некоторых случаях важно для эксплуатации.

На чертеже изображен предлагаемый многолучевой электронный СВЧ прибор О-типа.

Семилучевой клистрон имеет катодную ножку 1, входной резонатор 2, промежуточные резонаторы 3, выходной резонатор 4, реверсную систему фокусировки с магнитами на плоских полюсах 5 с отверстиями по числу лучей, дополнительный полюс 6 в виде усеченного конуса или полусферы и парциальные коллекторы 7. Для увеличения угла поворота лучей между плоским и дополнительным магнитными полюсами установлен дополнительный магнит 8. Дополнительный полюс изготовлен из стали ВИ.

С помощью устройства поворота лучей, образованного в данном примере выходным полюсом 5, дополнительным полюсом 6 и дополнительным магнитом 8, осуществляется поворот лучей в коллекторы, оси которых имеют угол с осью пролетных каналов 45^о, что позволяет уменьшить удельную тепловую нагрузку на поверхность коллектора более чем в три раза по сравнению со случаем применения общего для всех лучей коллектора. Дополнительный полюс играет также роль дополнительного экрана в области коллектора.

Расстояние между центрами отверстий в основном и дополнительном полюсах определяется экспериментально путем измерения магнитного поля, силовые линии которого должны проходить через соответствующие отверстия в основном и дополнительном магнитных полюсах.

1. МНОГОЛУЧЕВОЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ СВЧ ПРИБОР О-ТИПА, содержащий коллектор, магнитную систему с плоским магнитным полюсом, расположенным перед коллектором и имеющим пролетные отверстия по числу лучей, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы электронного прибора за счет увеличения поверхности коллектора и уменьшения продольных размеров прибора, между плоским магнитным полюсом и коллектором введен дополнительный полюс, выполненный из магнитомягкого материала в форме поверхности вращения, выпуклой частью обращенной к коллетору, с отверстиями по числу лучей, оси которых образуют с осью прибора угол, определяющий угол поворота электронных лучей, при этом диаметр отверстия d₂ в дополнительном полюсе выполнен в соответствии со следующим соотношением:

где d₁ - диаметр отверстий в плоском магнитном полюсе;
H₁, H₂ - амплитуда напряженности магнитного поля в области плоского и дополнительного магнитных полюсов соответственно.

2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что между плоским и дополнительным магнитными полюсами установлен дополнительный магнит.

1. МНОГОЛУЧЕВОЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ СВЧ ПРИБОР О-ТИПА, содержащий коллектор, магнитную систему с плоским магнитным полюсом, расположенным перед коллектором и имеющим пролетные отверстия по числу лучей, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы электронного прибора за счет увеличения поверхности коллектора и уменьшения продольных размеров прибора, между плоским магнитным полюсом и коллектором введен дополнительный полюс, выполненный из магнитомягкого материала в форме поверхности вращения, выпуклой частью обращенной к коллетору, с отверстиями по числу лучей, оси которых образуют с осью прибора угол, определяющий угол поворота электронных лучей, при этом диаметр отверстия d₂ в дополнительном полюсе выполнен в соответствии со следующим соотношением:

где d₁ диаметр отверстий в плоском магнитном полюсе;
H₁, H₂ амплитуда напряженности магнитного поля в области плоского и дополнительного магнитных полюсов соответственно. 2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что между плоским и дополнительным магнитными полюсами установлен дополнительный магнит.