Лампа бегущей волны с магнитной периодической фокусирующей системой Советский патент 1993 года по МПК H01J25/587 

Изобретение относится к электронной технике, а конкретнее - к лампам бегущей волны (ЛБВ)тйпа О, в которых для формирования протяженных электронных потоков используется магнитная периодическая фокусирующая система (МП Ф С).

Цель изобретения-улучшение токопро- хождения и снижение трудоемкости юстировки магнитной системы.

Указанная цель достигается в ЛБВ с МПФС, содержащей аксиально намагниченные кольцевые магниты и магнит ввода энергии с пазом шириной h, в магните, расположенном за магнитом ввода энергии, также выполнен паз шириной h, а сам магнит установлен относительно ввода энергии под углом ро, который определяется по формуле

ро 180°V

Be

0)

где ц - отношение заряда электрона к его массе, 1,759 Ю11 Кл/кг;

Во - амплитуда магнитной индукции поля МПФС, Тл;

L - период МПФС, м;

U -ускоряющее напряжение, В.

Заявляемое решение основано на изложенных ниже закономерностях движения электронного потока в поле МПФС.

Известно, что компенсация влияния поперечного поля (т.е. уменьшение максимальной величины отклонения потока от оси) может производиться в результате влияния на движение потока другого поперечного магнитного поля, соответствующим образом ориентированного по азимуту относительно первого. Источником такого поСО

Ј

§

перечного магнитного поля может быть другой магните пазом. Наиболее целесообразным местом его размещения в МПФС будет ячейка, непосредственно следующая за первой ячейкой с поперечным полем, т.к. расчеты, сделанные на основании известных исследований, показывают, что первый максимум отклонения электронного потока может приходиться уже на ячейку, непосредственно следующую за ячейкой с неоднородностью магнитного поля.

Угол р, определяющий взаимное азимутное расположение магнитов с пазами, определяется следующим образом. Известно, что траектория электрона при его движе- нии в продольном магнитном поле с индукцией В представляет собой винтовую линию, проекция которой на плоскость, перпендикулярную направлению движения, описывается окружностью. При этом частота вращения электрона вокруг оси, называемая циклотронной частотой, определяется выражением

(2)

где у-угловая скорость вращения, а радиус вращения зависит от величины радиальной составляющей скорости на влете в магнитное поле.

При движении электронного потока в магнитном поле с ненулевой поперечной составляющей центр его описывает кривую, подобную, траектории отдельного электрона, а радиус кривой в плоскости, перпендикулярной направлению движения, будет определяться величиной поперечной составляющей магнитного поля. В результате движения из одной ячейки МПФС к последующей центр электронного пучка переместится в другую меридиональную .плоскость, которая будет составлять с первоначальной угол

t0 /wdt,

(3)

где to - время движения пучка.

Заменяя интегрирование по времени в (3) интегрированием по продольной координате в пределах от 0 до L/2 и, учитывая выражение для а) из (2), а также закон изменения продольного магнитного поля в

МПФС (В B0sin -т- z). получим для ра

выражения

Ж . в° 1L

уъ

я

УТи

(4)

Для исчисления в градусах выражение (4) сводится к (1). Таким образом, угол /)0 в соответствии с (1) определяет направление эффективного поперечного магнитного поля второго магнита с пазом, которое будет уменьшать отклонение электронного потока от оси пролетного канала, вызванное действием поперечного магнитного поля первого пазового магнита.

На фиг.1-3 показана часть ЛБВ с МПФС согласно заявленному конструктивному решению; на фиг.4 - изменение токопрохождения в зависимости от взаимного азимутного положения магнитов с пазами.

ЛЕВ с МПФС (фиг.1 ,а) содержит магниты 1 и 2 с пазами, причем ввод энергии проходит через паз магнита 1. Вследствие этого данный магнит не может поворачиваться вокруг оси прибора в отличие от следующего магнита 2, имеющего такой же паз, В азимутальном направлении магниты 1 и 2 сдвинуты на угол р0 (фиг.2).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Электронный поток под действием поперечного магнитного поля в ячейке МПФС с вводом энергии начинает отклоняться от оси пролетного канала, двигаясь по спирали. В следующей ячейке МПФС искусственно созданное поперечное магнитное поле возвращает электронный поток на ось, так как его направление лежит в плоскости, проходящей через центр потока и ось пролетного канала.

Пример. Пазовый магнит для размещения ввода энергии был третьим магнитом МПФС. Такой же по размерам паз был выполнен в четвертом магните.

На фиг.4 показано изменение токопрохождения в статическом (кривая 3) и динамическом (кривая. 4) режимах работы при различных взаимных углах ориентации пазовых магнитов. Для сравнения показано

токопрохождение в статическом (кривая 1) и динамическом (кривая 2) режимах работы той же лампы в случае, когда паз в четвертом магните отсутствует. Экспериментальное значение угла вычисленное по формуле

(1); р0 151° (исходные значения для расчета: Во 0.25Тл; 1 0,013 м;.и 13400 В).

Испытания аналогичных ламп в количестве более 30 шт. .показали, что для всех ламп максимум токопрохождения

наблюдается при углах (рэксп в пределах уЭэксп /ъ±0,15 (. Разброс значений на практике существует вследствие несоосности пушки относительно оси пролетного канала в пределах конструктивно-технологических допусков. Накладывание дополнительных магнитных шунтов при юстировке ламп, использующих предлагаемое устройство, также, как и без него, позволяет увеличить токопрохождение в обоих случаях дополнительно на 1-1,5%.

Таким образом, .использование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с прототипом повышение токо- прохождения на 2-2,5% и снижение трудо- .емкости юстировки, выражающееся в уменьшении по крайней мере в 2 раза количества дополнительных магнитных шунтов для достижения максимального токопро- хождения.

Формула изобретения Лампа бегущей волны с магнитной периодической фокусирующей системой, содержащая аксиально-намагниченные кольцевые магниты и магнит с пазом шириной h, в котором размещен ввод энергии, отличающаяся тем, что, с целью улучшения токопрохождения и упрощения юстировки магнитной системы, в кольцевом магните, соседнем с пазом магнита, выполнен паз шириной h, при этом угол между центрами пазов этих магнитов р0, град, выбирается из соотношения

ро 180°

где г) - отношение заряда электрона к его массе, ) 1,759-1011 Кл/кг;

Во - амплитудное значение индукции поля магнитной периодической фокусирующей системы, Тл;

L - период магнитной периодической фокусирующей системы, м;

U - ускоряющее напряжение, В.

иг1

Использование: в лампах бегущей волны с магнитной периодической фокусирующей системой для улучшения токо- прохождения и снижения трудоемкости юстировки магнитной системы. Сущность изобретения: в кольцевом магните, соседнем с магнитом с пазом, в котором размещен ввод энергии, выполняется паз такой же ширины. Магниты располагаются один относительно другого в соответствии с формулой изобретения. 4 ил.