Лучевая электронная лампа Советский патент 1948 года по МПК H01J29/48 

ПредМетом настоящего изобретения является лучевая электронная лампа, в которой электроны, излучаемые катодом, образуют несколько более или менее резко очерченных лучей.

Как известно, концентрация про странстЕеяного заряда в электронный луч или лучи и использование нужных лучей дают возможность получить требуемые характеристики. Поэтому лучевые ла1мпы имеют большую крутизну характеристики при внутреннем сопротивлении, недостижимом в обычных типах ламп.

Други1М преимуществом лучевых ламп является то, что при использовании их IB качестве отрицательного сопротивления они имеют отрицательную крутизну характеристики или отрицательное сопротивление строго постоянными, так как у них эти параметры не зависят от эффекта вторичной эмиссии.

Кроме того, преимущество лучевых ламп заключается и в том, что они работают как обычные лампы, пока напряжение, приложенное к управляющему электроду, лежит в установленных пределах. При увеличении же этого напряжения выще указанных пределов лампы ограничивают отдаваемую мощность до установленной величины, т. е. коэфициент усиления по мощности при этом уменьщается.

В соответствии с настоящим изобретением поток электронов с нагреваемого катода собирается в один или несколько электронных лучей, направленных по нормалям к поверхности катода. Угол падения луча или лучей на холодные электроды можно выбирать различным для получения нужных хара1ктеристик. Желаемые характеристики могут быть цолучены путем направления луча ИЛИ лучей на соответственно расположенные фасонные электроды, которые в одном случае могут быть сделаны из стерженьков, а в другом случае цз листового металла с прорезом или щелью. Собираемый электродами ток регулируется или путем управления полным током луча лри постоянстве его поперечного сечения или путем изменения фокусировки луча. При этом пучок попадает на проволочный электрод или проходит в щель в положительном электроде, отчего изменяется цоперечное сечение луча.

На фиг. 1 изобрал ено схематично поперечное сечениедвухлу153

чевой дампы, характеристики которой показаны на фиг. 2; на фиг. 3- схематично поперечное сечение четырехлучевой лампы; на фиг. 4 - характеристики этой лампы при положительном напряжении на электроде }, превышающем критическое; на фиг. 5-схема включения лампы, показанной на фиг. 1, при применении которой отдаваемая мощность ограничивается, если напряжение U, подаваемое на управляющий электрод 1, превосходит критическое; на фиг. 6 - схема включения лампы, показанной на фиг. 3, для работы при отрицательных напряжениях на электроде /, превышающих критическое; на фиг. 7 - схема включения лампы, показанной на фиг. 1, сл|жащей для получения отрицательного сопротивления; на фиг. 8 - получаемые при этом характеристики.

Форма характеристик крутизны лучевой .лампы может варьировать в ши роюих пределах, что недостижимо в обычных типах ламп. В лучевой лампе поперечное сечение и сила тока луча, играющего роль пространственного заряда, управляется потенциалам на входном электроде. Собирающие электроды располагаются так, что они, частично преграждая путь луча, в .зависимость от напряжения на входном электроде, изменяют его поперечное сечение. Поэтому соотношение крутизны характеристик элекпродО|В 2 и 4 к изменяется и при желании можно достигнуть .более или менее полного насыщ|ения. Кроме того, путем подбора формы собирающих электродов можно получить другие изменения характеристик.

На фиг. 1 изображена лампа, в которой заданные характеристики получаются посредством изменения попереч ного сечения луча при изменении его ширины. Такая лам1па содержит цилиндрический катод 10. Электрод / состоит из л1вух параллельных проволок 11, расположенных вблизи катода параллельно его оси- Электрод 2 представляет собой цилиндр 12 ИЗ листового металла с двумя щелями, которые смещены на 80° относительно плоскости проволок // электрода /. Электрод 3 в

131

этой лам;П€ состоит из Д1вух njpoBoЛ01К 13, параллельных катоду и лежащих в 1ПЛОСКОСТ1И, проходящей через центры щелей в электроде 2. Электрод 4 выполнен .в виде коробки 14 из листового металла, окружающей остальные электроды. Подобная конструкция может быть ис. пользована различно, например, проволоки 13 могут быть использованы : как один общий электрод или как два независимых электрода. В последнем случае каждая из них может быть соединена с коробкой М электрода 4 или может быть использована независимо от нее.

Для пояснения действия луча примем электроды 3 н 4 соединенными друг с другом и образующи;ми положительно заряженный электрод. При таком соединении, если напряжения на элвкт|р одах соответствуют фиг. 2, можно подобрать такое напряжение смещения на электроде /, при котором ширина луча равна ширине щели IB этом электроде. Это напряжение назовется «ритическим напряжен1ием смещения. Его величина в даннойи случае соста(Вляет около 40 в. При отрицательных смещениях на электроде /, превышающих критическое напряжение, ширина луча, падающего на электрод 2, меньше, чем ширина щели в электроде 2. Поэтому последний практически не получает тока, как показывает кривая тока /г иа электроде 2 (фиг. 2). Если отрицательное смещение на электроде 1 уменьшается до критического напряжения, то ширина луча Достигает ширины щели в электроде 2. В этот момент на электрод 2 начинает течь часть тока луча. При уменьшении смещающего напряжения прирост тока с катода целиком падает на электрод 2 так, что при смещениях, меньших критического, полное увеличение тока получается на электроде 2, тогда как ток /3 и /4 на электродах 3 и 4 остается постоянным. Эти изменения при критическом напряжении могут быть выражены как изменение крутизны электрода 1 по отношению к электроду 2. При определенном соотношении смещения на электроде 1 и ширины отверстия на электроде 2 критическое напряжение на электроде /, при Котором имеет место перемена крутизны, является функцией ширины луча. При изменении одного из размеров проволсж 7/ или их расстояния от катода или того и другого вместе, так же как и . изменении ширины щели iB электроде 2, критическое напряжение может при. нимать положительные и отрицательные значения.

На фяг. 2 показан пример этой перемены крутизны ха|рактери€тики в лампе, изображенной на фиг. 1, причем участок А соответствует области отрицательных напряжений на электроде /, превышающих критическое 1напряжен)ие, тогда как участок В соответствует области отрицательных напряжений на электроде 1, меньших критичеокопо значения. Пунктирная линия показывает сумму токов /2 + / 3 + /4 на электродах 2, 3 vi 4 как функцию напряжения на электроде /. Характеристика тока на электродах 3 и 4 {фиг. 2) переходит между б и 7 jwa в характеристику насыщения, хотя ток с катода не имеет насыщения. Характеристика тока на электроде 2 (фиг. 2), начиная с малых значений тока, имеет более крутой подъем, чем характеристика тока на электродах 5 и 4 дри соответствующ.их малых значениях тока. 3f о значит, что если электрод 2 рассматривать как анод, то его характеристика крутизны по мере приближения к нулевой оси получается более крутой, чем это имеет место в обычном триоде.

Если электроды 5 и 4 используются как выходные электроды (фиг. 5), то кривая зав1исимост1И вы ходкого тока от входного напряжения имеет 1вид, показанный на фиг. 2, где она представляет собой пологую кривую. В этом устройстве вход 16 включен между управляющим электродом / и батареей 15. Отрицательное смещение подается на электрод / при включении катода 10 через проводник 17 к батарее. Электроды 5 и 4 гальванически соединены между собой и подключены к батарее 15 через обмотку 19.

TaiKHM образом, если напряжение сигнала на входе, подаваемое на

управляющий электрод, превосходит установленную критическую величину, отмеченную на фиг. 2 пунктиром, то значительная часть тока катода отклоняется ОТ выходной цепи, т. е. от выходных электродов, к вспомогательному электроду. В этом устройстве внутреннее сопротивление между катодом и электродами 3 IK 4 выше, чем у обычных ламп, благодаря больщому удалению этих электродов от катода и благодаря поглощению части электронов сеткой 2, когда луч расширен вследствие увеличения напряжения на сетке / в положительную сторону.

На фиг. 3 изображена лампа, в принципе подобная лампе, приведенной на фиг. 1, но имеющая обратную функцию электродов 2 и 4 Здесь имеется четыре равных по длине фокусирующих элемента 20, параллельных катоду и составляющих электрод /. Электрод 2 состоит из четырех пластинок 21, помещенных напротив щелей электрода 1. Элементы 2} перех ватывают лучи при больших отрицательных смещениях на электроде /. (На фиг. 1, наоборот, элементы 12 не препятствуют прохождению луча при отрицательных смещениях, но препятствуют этому при положительных смещениях). Электрод 3 представляет собой спиральную сетку 22, соединенную с катодом и действующую в качестве антидинатронной сетки. Электрод 4 представляет собой цилиндрический анод 23, окружающий остальные электроды. Обратное действие электродов, близких к катоду и удаленных от него, дает возможность сообщать более отдаленным электродам любой из двух типов характеристик; поэтому более удаленные электроды, т. е. электроды с большим сопротивлением, всегда являются выходными.

В лампе, изображенной на фиг. 3, при потенциалах на электроде 1 более отрицательных, чем критический потенциал, ширина лучей на электроде 2 меньше, чем ширина составляющих его пластинок. При таких потенциалах лучи целиком задерживаются электродом 2 и ток, иду155

щий к электроду 4, становится равным нулю. При отрицательных потенциалах на электроде 1, превышающих критический, ширина луча больше, чем ширина задерживаюш,их элементов электрода 2. Поэтому избыток электродов с катода сверх величины тока, соответствуюш,его критическому напряжению на электроде /, направляется на электрод 4.

В основном характеристик-и тока лампы этой ко«стру4 ции весьма схожи с характеристиками лампы, приведенной на фиг. 1, что показывают KipMBbie тока на фиг.- 4. В лампе (фиг. 3) участок 1насыщения встречается на характеристике внутреннего электрода 2, тогда как в лампе (фиг. 1) он находится на характеристике более удаленных электродов 3 ТА 4. Равным образом на фиг. 4 резкую отсечку имеет характеристика электрода 4 лампы, показанной на фиг. 3, тогда как саответст1вуюш,ая отсечка на фиг. 3 относится к внутреннему электроду 2 лампы, изображенной на фиг. 1. В лампе (фиг. 3) критическое напряжение на электроде У положительно. На фиг. 4 показано, что перемепа функций электродов происходит при положительных напряжениях электрода /.

На фиг. 6 дана схема включения этой лампы, причем критическое напряжение электрода / имеет место при отрицательном его смеш,ении. Критический потенциал на электроде 1 переходит в отрицательную область при сужении проволок 20 электрода / или сужении пластинок 21, а также при сужении тех и других одновременно. Как показано на фиг. 5, электрод / имеет отрицательное смещение и изменение напряжения во входной цепи не выходит из отрицательной области. Электрод 4 является электродом выходной цепи и нагружен соответствующей внешней цепью.

Схема (фиг. 7) предназначена дли получения отрицательного сопротивления. При этом способе работы внешняя цепь может быть отрегулирована так, что при напряжении на входе, превосходящем установлен156

ную величину, почти весь катодный ток отклоняется от выходной цепи, содержащей электроды 5 и 4. В этой схеме входной электрод или управляющая сетка / соединены с входной цепью 25 и электрод 1 имеет отрицательное смещение.

Электроды выходной цепи 28 (аноды через выходной трансформатор соединены с батареей 27. Электрод 2 присоединен к батарее через большое сопротивление 29, например, равное 122000 У как отмечено на схеме по фиг. 7.

Кривые, изображенные на фиг. 8, сняты при изменении напряжения на электроде /. После того, как напряжение электроде 1 достигнет критического значения, равного миизс 50 б, сетка 2 начинает пропускать ток заметной величины, который, протекая через сопротивление 29, вызы-, вает значительное падение 1 апряжения, что быстро уменьшает напряжение на электроде 2. Благодаря совместному действию электродов / и 2, ток, идущий к выходным электродам , быстро падает почти до нуля.

Таким образом, характерист1)ка отрицательного сопротивления получается при надлежащем смещении на электроды и при работе лампы при напряжениях, близких к критическому. Причиной появления отриг цательного сопротивления является захождение колебаний сигнала в положительную область.

Предмет патента

1.Лучевая электронная лампа, отличающаяся тем, что для получения луча применена электроннооптическая система, состоящая из цилиндра 12 со щелями -и анодов /5, в виде проволок, заключенных в общий корпус 14, обычно присоединяемый к аноду 13 (фиг. 1).

2.Форма выполнения лампы по п. 1, отличающаяся тем, что для получения нескольких лучей применено несколько фокусирующих электродов 21 (фиг. 3) и сплошной анод 23 в виде цилиндра.

3.Форма выполнения лампы по п.п. 1 и 2, отличающаяся тем, что для управления интенсивностью электронных лучей вблизи катода 10 (фиг. 1) расположены две паралдельных ему проволоки /, на которые накладывается потенциал, изменяющий фокусировку лучей и интенсивность анодного тока.

Фиг. 1

f2

Фиг. 2

иЗ-.350

ич esof

- iifli|ilill||lili|ilili|(libгУ

Ш:90у

из о

Фиг. 6

№ 71337

-./«г-«ас-ЦОС-во- 6o-ito- га

и,- удя иг;бО-;220(

U5i296vU;i