Магнетрон Советский патент 1984 года по МПК H01J25/50 

Фиг Изобретение относится к магнетронам, в частности к магнетронам, работающим в длинноволновой части деци метрового диапазона волн и предназначенным преимущественно для СВЧ нагрева в медицине и промьшшенности Известен магнетрон, содержапщй .резонаторную систему ламельного типа со связками, в которой число резонаторов, образованных ламелями, прикрепленными к корпусу, меньше общего числа ячеек, с которыми взаимодействует электронный поток ll . Наиболее близким к изобретению по технической сущности является магнетрон, содержащий цилиндрический корпус, и резонаторную систему со связками.с четным числом резонаторов в которых между ламелями, закрепленными на корпусе, расположены две дополнительные ламели, также закрепленные на связках. При такой последовательности и четном числе ламелей, сохраняется не только необходимый для колебаний П-вида сдвиг фаз ВЧ электрического напряжения на соседних ячейках, но и достигается необходимое распределение ВЧ магнитного поля в резонаторах магнетрона. Отличительной особенностью магнетрона является такое высокое волновое сопротивление, которое обязано как уменьшенному в три раза числу резонаторов (по сравнению с числом ячеек резонаторной структуры), так и увеличенному волновому сопротивлению каждого резонатора за счет большой его индуктивности и уменьшенной емкости . Недостатками известного магнетрона является небольшой выигрыш в р бочей длине волны, поэтому размеры магнетрона, рассчитанного на работу в длинноволновой части дециметрового диапазона, остаются достаточно бельшими; теплоотвод дополнительных элементов, не укрепленных на корпусе, осуществляется только на связки, в связи с этим вдоль связок получается большой температурный градиент, приводящий к деформациям связок и всей периодической структуры даже при относительно небольшой непрерывной (или средней) мощности магнетрона,а также то, что резонаторная система магнетрона неудовлетворительна и в отношении механической прочности особенно при малом числе ячеек периодической структуры анода. Целью изобретения является увеличение рабочей длины магнетрона при сохранении малых размеров и повьш1ении выходной мощности. Поставленная цель достигается тем, что в магнетроне, содержащем цилиндрический корпус и резонаторную систему ламельного типа со связками с четным числом резонаторов, в которых между ламелями, закрепленными на корпусе, расположены две дополнительные ламели, которые удалены за связки в сторону корпуса и соединены с корпусом через диэлектрические прокладки из материала с повьшенной теплопроводностью. На фиг.1 показан магнетрон с минимальным ЧИСЛ01 ячеек резонаторной системы (), план, на фиг.2 - то же, на фиг.З - магнетрон, вид сбоку. Магнетрон содержит, цилиндрический корпус 1 анодного блока, резонаторную систему ламельного типа со связками, включающую в себя четное число ламелей 2, укрепленных на корпусе (соответственно две ламели в магнетроне с и четыре ламели в магнетроне с ), и по две дополнительных ламели 3, укрепленных на связках 4 и 5, причем ламели 3 расположены между ламелями 2. Допрлнительные ламели вьшолнены из пластин, выступающих за связки 4 и 5. При этом между их боковыми поверх-. « ностями образуются определенные емкости. Между дополнительными ламелями 3 и корпусом 1 вьтолнены зазоры 6, в которые помещены припаянные к ламелям 3 и корпусу 1 диэлектри- ческие прокладки 7. Величина зазора 6обычно равна или меньше ширины ламели 3. Диэлектрические прокладки быть вьтолнены в виде пластин, занимающих весь объем зазоров 6, или в виде цилиндрических шайб 8. Кроме того, магнетрон содержит также вывод 9 энергии, катод 10 спиральной конструкции и магниты 11. Магнетрон работает следующим образом. Взаимодействие электронного потока с ВЧ напряжением осуществляется на П-виде, когда наведенные на соседних ячейках ВЧ поля противофазны. Связь между анодным напряжением.

магнитным полем, радиусами анода и катода и число ячеек определяется так же, как в магнетроне, имеющем число резонаторов равное числу ячеек. Рабочая длина волны магнетрона, волновое сопротивление и амплитуда ВЧ напряжения в пространстве взаимодействия зависят от числа N резонаторов, которое равно 3. Рабочая волна экспериментального магнетрона большая (л/65 см). Необходимое волновое сопротивление, равное приблизительно 12 Ом, получено при .Пр этом величина внешней добротности не превышает 80, что обеспечивает высокий контурный КПД. Магнетрон работоспособен на нагрузку с в любой фазе. Малое число ячеек и резонаторов в магнетроне обеспечивает большое разделение по частоте между рабочим и другими видами,что позволяет осуществлять его питание на переменном токе с промьшшенной частотой.

Применение магнетрона решает проблему создания высокоэффективных источников СВЧ энергии, работающих на частоте 460 МГц в народном хозяйстве, прежде всего в медицине при комплексном лечении онкологичес кик заболеваний. В настоящее время

источниками СВЧ энергии в этом диапазоне являются триоды, имеющие относительно невысокий КПД и к тому же не обладающие устойчивостью работы на сильно рассогласованную нагрузку (дрпустимьй КСВН не превьшает Т,3-1,6). Создание генераторов с применением предлагаемого магнетрона устраняет эти недостатки. Его небольшие разме ры позволяют, кроме того, уменьшить размеры СВЧ генератора и упростить схему питания, так как магнетрон допускает эксплуатацию от источника переменного напряжения, без фильтров в анодной цепи.

Магнетрон прост в конструктивном и технологическом отношении. Благодаря малым размерам (по сравнению с известным магнетроном и триодом) в его конструкции уменьшено применение таких металлов как медь и. припой на основе серебра. Поскольку он имеет малое число ячеек (), диаметр его катода относительно невелик (около 0,5 см), при этом по сравнению с известусым магнетроном приблизительно в 3-4 раза меньше требуется иридия, используемого в качестве составного элемента эмиттирующего слоя катода в аналогичных по применению магнетронах.

МАГНЕТРОН, содержащий цилиндрический корпус и резонаторную систему ламельного типа со связками с четным числом резонаторов,в которых между ламелями, закрепленными на корпусе, расположены две дополнительные ламели, отличающиеся тем, что, с целью увеличения рабочей длины волны магнетрона при сохранении малых размеров прибора и повышении выходной мощности, дополнительные ламели удалены за связки в сторону корпуса и соединены с корпусом через диэлектрические прокладки из материала с повышенной теплопроводностью. (Л эо эо о эо

Фиг

ff

/Sj