ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА Советский патент 1970 года по МПК H01J23/65 

Изобретение относится к конструированию мощных СВЧ-лриборов с протяжным электронным .потоком, образуемым специально разработанными для этой области электронными пушками. Установлено, что В. Ч. характеристики таких приборов находятся в .прямой зависимости от величины первеанса и степени ламинарности и гомоцентричности используемых электронных потоков.

Известны электронные пушки типа Пирса, Мюллера, Хехтеля и их модификации, при яомоши которых можно формировать достаточно ламинарные цилиндрические сплошные потоки С первеансом, равным (0,03-3) - а/в 3/2. Они состоят из простого или вогнутого катода, конусного или цилиндрического фокусирующего электрода, окружающего катод, и анода с центральным отверстием. Известно также, -что существующие конструкции электронных пушек с первеансом большим а/в 3/2 формируют настолько неламинарный, негомоцентричный и неоднородный сплошной поток, что, во-первых, дальнейшее сопровождение его магнитным полем на значительное расстояние с сохранением заданной геометрии становится весьма затруднительным, а, во-вторых, использование таких потоков в СЕЧ приборах приводит к появлению паразитных генераций, гармоник и шумов. Установлено, что причиной этого является сильное действие анодной линзы на область формирования потока в пушке, что приводит к нарушению постоянства градиента электрического поля у катода, уменьщению плотности тока, отбираемого с центральной части катода, созданию неуправляемого расширения центральной части потока, пересечению электронных тр.аекторий и расширению области кроссовера.

С целью получения сплошного электронного потока с микронервеансом порядка 8-10 и сохранения при этом необходимой однородности, ламинарности и гомоцентричности предлагается конструкция четырехэлектродной

пушки, у которой фокусирующий и ускоряющий электроды и анод снабжены вырезами секторной формы и расположены вдоль направления электронного потока так, чтобы вырезы совпадали между -собой.

На фиг. 1 изображено предложенное устройство; на фиг. 2 - вариант выполнения металлического электрода.

В предложенной конструкции, содержащей катод /, фокусирующий электрод 2, ускоряющий электрод 3, анод 4, отсутствует анодное отверстие. Оно закрыто металлическим электродом с прорезями секторной формы, выполненным вместе с анодом и имеющим потенциал анода. Поэтому, если в известных электтенцйальных поверхностей в 3|аанодное -пространство увеличивается с ростом первеанса, то в предлагаемой конструкции провисание в обычном понимании отсутствует три любых значениях пёрвеан.са. Провисание же эквипотенциальных поверхностей в каждой прорези анодного электрода становится заметным, если величина, равная частному от деления Ёеличины выбранного микропервезиса на выбранное число прорезей, -становится больше 1,2-1,4. Из геометрических соображений целесообразно выбирать число прорезей 6-8. Поэтому предлагаемая конструкция электронйой пушки может формировать электронный поток с микропервеансом порядка 8-10. Указанная величина первеанса достигается подборОМ на электролитической ванне с учетом объемного заряда расстояния анод-катод для обеспечения соответствующего прикатодного градиента потенциала. Перехват электронов перемычками анодного электрода устраняется путем использования известного принципа электронной тени. Для этого на сферический катод накладывается сферический фокусирующий электрод, а на эквипотенциальной поверхности, соответствующей 0,2-0,3 анодного потенциала, располагается сферический ускоряющий электрод под естественным потенциалом. В фокусирующем и ускоряющем электродах выполнены секторные прорези, аналогичные анодным. Они во всех электродах сориентированы таким образ.ом, чтобы перемычки между секторами в ускоряющем и

анодном электродах находились в электронной тени от перемычек фокусирующего электрода, что устраняет токооседание на них. Предлагаемая форма -фокусирующего и ускоряющего электродов, кроме того, устраняет осевое провисание потенциала в прикатодной области. Наличие ускоряющего электрода допускает осуществление бестоковой низковольтной модуляции мощного электронного потока.

Предмет изобретения

Электронная пущка для формирования сплошного цилиндрического электронного потока в СВЧ-нриборах, содержащая катод, фокусирующий и ускоряющий электроды и анод, отличающаяся тем, что, с целью увеличения первеанса, обеспечения ламинарности, гомоцентри1чности и однородности электронного потока и осуществления бестоковой и низковольтной модуляции, отверстия ускоряющего и фокусирующего -электродов и анода снабжены электродами с секторными вырезами.

pL/s;

.2