Термокатод с теневой сеткой Советский патент 1981 года по МПК H01J1/20 H01J23/04 

1

Изобретение относится к электронной технике, а именно к конструкции термокатодов с теневой сет(ой для электронных пушек приборов СВЧ.

Теневая сетка, предназначенная для устранения токоперехвата на управляющую сетку и расположенная вблизи поверхности катода, является элементом, от которого в значительной степени зависит ход электронных траекторий в пушке и даже незначительное отклонение от заданных размеров и формы сетки приводит к существенному нарушению ламинарности электронного потока, тогда как известно, что неламинарные потоки плохо согласуются с фокусирующим магнитным полем, в результате чего возрастает токооседание на электродинамическую систему приборов. Кроме того, необходимым условием работоспособности пушек с теневыми сетками является отсутствие термоэмиссии с теневой сетки, возникающей в случае высокой температуры сетки, и попадание на нее активирующих элементов с катода.

Известны конструкции термокатодов с теневыми сетками, в которых теневая сетка прикреплена непосредственно на поверхности катода по всей площади сетки или в специально изготовленных на катоде пазах, причем либо вставлена в пазы, а закреплена на деталях вне катода, либо припаяна к дну паза 1.

Наиболее близким к предлагаемому является термокатод, в котором теневая сетка располагается над эмиттирующей поверхностью катода (или касается ее) и закреплена по периферии на цилиндрическом держателе, соосном держателю катода и находящемся вне катода. В этой конструкции температура сетки ниже, чем температура катода вследствие эффективного отвода тепла по держателю сетки 2.

Недостатками ее являются искажение формы и размеров теневой сетки, вызванное неравномерным распределением температуры по поверхности сетки, длительное установление окончательных межэлектродных расстояний при нагреве и значительные тепловые уходы расстояния катод-сетка из-за относительно большой длины держателя сетки. Кроме того, не исключена термоэмиссйя с центральной, наиболее горячей части теневой сетки.

Целью изобретения является сохранение неизменными размеров и формы теневой сетки в процессе эксплуатации, а также уменьшение продольных размеров узла и снижение температуры и термоэмиссии с сетки.

Указанная цель достигается тем, что в термокатоде с теневой сеткой, последняя закреплена на штырях, укрепленных непосредственно в теле катода и имеющих ступени, причем высота ступеней определяет заданное расстояник сетка-катод. Прикрепление сетки к штырям осуществляется известными способами, например оплавлением конца штыря лучом лазера.

Для уменьшения продольных размеров узла на катоде могут быть выполнены пазы, в которых расположены штыри с закрепленной сеткой.

Кроме того, с целью значительного снижения температуры теневой сетки и термоэмиссии с нее, штыри выполнены с двумя ступенями, на которых закреплены две сетки, причем одна из них служит тепловым экраном.

Конструкция термокатода с теневой сеткой, закрепленной на щтырях, позволяет осуществить любой вариант геометрии прикатодной области, необходимый для формирования потока электронов.

На фиг. 1-3 показаны различные варианты выполнения термокатодов с теневой сеткой.

На фиг. 1 изображена конструкция термокатода с теневой сеткой, расположенной на некотором заданном расстоянии от поверхности катода. В катоде I закреплены имеюндие ступени штыри 2, а сетка 3 с посадочными отверстиями под диаметр верхней части щтырей посажена до упора в ступень. Количество штырей может быть любым и определяется конструктивно.

На фиг. 2 изображена конструкция термокатода с теневой сеткой, расположенной заподлицо или утопленной относительно эмиттирующей поверхности катода. В катоде 1 выполнены пазы, в которых закреплены штыри 2 с сеткой 3.

Достоинствами предлагаемой конструкции являются меньшая, чем у катода температура сетки, что достигается незначительной площадью теплового контакта сетки с катодом; более равномерное, чем у известной конструкции распределение температуры по сетке, так как сетка закреплена через штыри непосредственно на катоде, и отвод тепла по периферии отсутствует, вследствие чего уменьшается коробление сетки при нагреве; возможность довольно просто учесть тепловые уходы расстояния катодсетка, определяемые изменением линейных размеров штыря; резкое уменьшение времени установления окончательных межэлектродных расстояний во время разогрева за счет уменьшения длины элементов, на которых закреплена сетка. Кроме того, конструкция, в которой сетка закреплена на штырях, позволяет добиться значительного снижения температуры теневой сетки по сравнению с прототипом. Пример такой конструкции приведен на фиг. 3. В данном случае штыри 2, расположенные в пазах катода 1, имеют две ступени, на,которых располагаются две сетки, причем внешняя сетка 3 служит собственно теневой сеткой, а внутренняя сетка 4 - экраном, уменьшающим величину теплового потока с катода на теневую сетку, температура которой в этом случае настолько низка,, что практически исключает возникновение термоэмиссии с нее. Предлагаемая конструкция термокатода

с теневой сеткой позволяет обеспечить неизменные размеры и форму теневой сетки в процессе эксплуатации, минимальные тепловые уходы расстояния сетка-катод при разогреве, рабочую температуру теневой сетки ниже (а в определенных случаях знасительно ниже) температуры катода, что существенно увеличивает надежность работы приборов.

Предлагаемая конструкция наиболее перспективна для СВЧ приборов О-типа.

Выполненные в экспериментальном .макете измерения тепловых уходов катод-сетка показали, что в горячем состоянии расстояние катод-сетка изменяется на 0,5%, в то время как у прототипа - на 2 - 5%. Применение второй сетки позволило снизить температуру теневой сетки экспериментальных приборов О-типа с 900 до 300°С, что приводит к уменьшению термотока более чем в тысячу раз.

Формула изобретения

1.Термокатод с теневой сеткой для электронных пушек, отличающийся тем, что,

с целью сохранения размеров сетки в процессе эксплуатации за счет уменьшения тепловых уходов и коробления сетки, теневая сетка закреплена на штырях, установленных в теле катода и имеющих ступени, высота которых равна расстоянию катод-сетка.

2. Термокатод по п. 1, отличаюш,ийся тем, что, с целью уменьшения продольных размеров узла, щтыри с закрепленной сеткой расположены в пазах катода.

3. Термокатод по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью значительного снижения температуры теневой сетки и снижения термоэмиссии с нее, щтыри выполнены с двумя ступенями, на которых закреплены две сетки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3594885, кл. 29-25.18, опублик. 1971.

2.Патент США N° 3484645, кл. 313-348, опублик. 1969 (прототип).

Puz.1

Фиг,2.

1иг..з