Электронная пушка Советский патент 1991 года по МПК H01J23/06 

электроде, так называемая пушка с первичным анодом или толстой диафрагмой Эта пушка состоит из катода, фокусирующего электрода, анода и управляюцего электрода в виде толстой диафрагмы с отверстием, расположенного между фокусирующим электродом и анодом.

Первые три электрода образуют диоднзто часть пушки. Катод является эмиттером электронов и имеет форму части сферы. Фокусирующий электрод имеет потенциал, равный потенциалу катода, .т.е. нулю. Его форма вычисляется или подбирается так, что на всем протяжении от катода до первичного анода на границе электронного потока отсутствует нормальная составляющая электрического поля.Поэтому фокусирующий электрод обычно имеет форму тела вращения в виде конуса, продольный размер которого (т,е. размер в направлении оси пушки) достаточно большой по сравнению с расстоянием от катода до управляющего-электрода.

Управляющий электрод (толстая диафрагма или первичный анод) служит для вытягивания тока с катода при подаче на него положительного относительно катода потенциала. При потенциале катода, равном нулю или меньше нуля, ток отсутствует, пушка заперта.

Анод пушки располагается за управляющим электродом.,Потенциал анода определяет скорость электронов сформированного пучка, используемого в пространстве взаимодействия прибора.

Однако такая пушка не обеспечивает низковольтной модуляции, т.е. относительное напряжение модуляции не может быть менее 0,25 напряжения анода. При этом, как показьшает расчет, максимально возможное значение первеанса пучка равно 0,2 мк АВ .

Это является следствием того, что при известных форме и соотношении размеров электродов электрическое поле анода не проникает в диодную часть пушки.

Цель изобретения - повьш1ение средней мощности электронного пучка и уменьшение веса источников питания за счет обеспечения низковольтной модуляции (менее 0,25 напряжения анода) дпя значений первеанса пучка более 0,2 мк АВ3/2-.

Это достигается тем, что в предлагаемой электронной пушке выступающая над эмиттирующей поверхностью

катода часть фокусирующего электрода имеет продольш 1й размер, равный (0,) ly,g , а остальные размеры элементов пушки выбраны из условий соблюдения соотношений:

|it 0,05-0.41-р0,5-1,2; ка°к

S 0,65.

где 1 щ расстояние между катодом и управлякшщм электродом; 1 - расстояние между катодом

и анодом;

d ij - диаметр отверстия в управляющем электроде; d - диаметр катода; djj диаметр отверстия анода. На чертеже изображена предлагаемая электронная пушка.

Она имеет катод 1, фокусирующий электрод 2, управляющий (модулирующий) электрод 3, анод 4 с отверстием 5. В управляющем электроде выполнено отверстие 6.

Пушка работает след тощим образом.

В режиме токоотбора на управляющий электрод 3 подается напряжение, составляющее несколько процентов от анодного. По характеру сип, действующих на электроны, njraucy можно разделить на четыре области. Первая (прикатодная) область является собирающей электронной линзой, так как .здесь силы направлены в сторону оси. Вторая область, расположенная под управляющим электродом 3 в той его части, которая обращена к катоду 1, является сильной рассеивающей линзой, так как здесь силы направлены в сторону от оси. Третья область расположена под управляющим электродом 3 в той его части, которая обращена к аноду Здесь - сильная собирающая линза.Четвертая область - рассеивающая линза вблизи анодного отвтерстия 5. Собирающее действие третьей области пушки резко возрастает по мере увеличения размера управляющего электрода 3.

Б режш1е запирания на управляющий электрод 3 подается отрицательный потенциал относительно катода 1. Пушка считается запертой, когда ток катода 1 равен нулю. Кадцая линза не является самостоятельной, а определяется совокупностьк размеров всех электродов, подобранных следующим образом. Продольный (вдоль оси пушки) размер управляющего электрода 3 должен составлять 0,41,2 расстояния анод-катод, диаметр отверстия 6 в управляющем электроде 3 должен составлять 0,5-1,2 диаметра катода 1, расстояние между катодом 1 и управляюпщм электродом 3 должно составлять 0,05-0,4 расстояния катоданод, фокусирукидий электрод 2 должен выступать над катодом 1 на 0,01-0,2 расстояния катод-анод, а отверстие в аноде 4 должно быть большим, чем 0,65 отверстия в управляющем электроде 3.; Такое сочетание конструктивных осо бенностей приводит к принципиальным отличиям картины поля, образованной электродами предлагаемой пушки, от известных классических. При этом возможны различные формьг электродов пушки, которые удовлетворяют совокупности отличительных признаков. Отверстие 6 в управляющем электроде 3 пушки имеет вид гладкого или ступенчатого цилиндра или совокупности цилиндрических и конусных поверхностей. Анод 4 тоже может иметь различные формы. Уменьшение диаметра отверстия 5 в аноде 4 увеличивает первеанс, однако при этом значительно првьш1ается напряжение запирания. Поэтому для целей предлагаемого изобретения нельзя сделать этот диаметр 53 меньше некоторой величины, сое- i тавляющей около 0,65 диаметра анода 4. Вдали от плоскости анода 4 влияние формы отверстия 5 мало, существенную роль играют форма и размер на длине, равной примерно радиусу отверстия 5, Обоснованием выбора пределов соотношения размеров электродов, необходимых для достижения цели изобретения, является серия расчетов на ЭВМ электронных траекторий и электрических полей для ряда вариантов размеров электродов предлагаемой пушки., подтвержденная экспериментальными исследованиями пушек. Объектом расчетов и экспериментов являются пушки предлагаемой конструкции со следуюп ими параметрами: Р (0,4-1,2), (1522)%U , компрессия по площади 50-90. Известные пушки с бессеточной модуляцией обеспечить таких параметров не могут. Расчеты и эксперименты подтверждают, что предлагаемые предельные размеры соотношений электродов обеспечивают низкий уровень модулирующего напряжения при высоком первеансе. Кроме того, предлагаемая пушка имеет хорошую ламинарность потока, который можно оптимально согласовать с фокусирующим полем, в частности с периодическим магнитным полем. Это подтверждают как расчет, так и эксперимент.

ЭЛЕКТРОННАЯ ЛШКА с модуляцией, содержащая катод, Аокусирунндий эл(вктрод, анод и упрайлянмций электрод в виде толстой диафрагмы с отверстием, расположенный между фокусирующим электродом и анодом, о т - л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения мощности электронного пучка и уменьшения веса источников ПИТАНИЯ за счет обеспечения низковольтной модуляции (менее О,.25 напря-- жения анода), выступакщая над эмит- тирующей поверхностью катода часть , фокусирующего электрода имеет продольный размер, равный