Двухлучевая электронная пушка мазера на циклотронном резонансе (ее варианты) Советский патент 1989 года по МПК H01J23/06 

время взаимодействия электронов с электромагнитным полем в резонаторе. Таким образом, возможность эффективного управления поступательной и осцилляторной скоростями электронов в пучке позволяет вывести мазер на оптимальный режим работы.

Известна конструкция однолучевой электронной пушки, в которой обеспечивается возможность управления V и Vj,, .Эта пушка выполнена в виде магнетронного диода и содержит аксиально-симметричные анод и катодный узел с одним эмиттируквдим пояском. Однако возможность использования этой пушки для реализации в мазере электронной селекции ограничена.

Известна конструкция пушки, предназначенной для мазера на циклотронном резонансе с электронной селекцие Эта пушка содержит аксиально-симметричные анод и катодный узел с двумя эмиттирующими поясками.

Недостатком пушки является возможность независимого управления скоростями электронов в обоих пучках Этот Недостаток обусловлен тем, что изменение величины напряженности электрического или магнитного полей для коррекции скоростей электронов в одном пучке вызывает изменение соответствуюпщх скоростей у второго пучка. Полная энергия электронов в обоих пучках определяется разностью потенциалов между катодом и резонатором, поэтому в известной конструкции полная энергия электронов каждого из пучков в рабочем пространстве изменяется одинаково. Использование же двух катодов и двух анодов для раздельного изменения осцилляторной и продольной скоростей электронов при сохранении традиционной геометрии каяодой пары катоданод настолько увеличивает габариты пушки, чтр возможность выведения пучков на требуемые радиусы в пространстве взаимодействия практически отсутствует.

Целью изобретения является обеспечение возможности независимого управления скоростями электронов в обоихпучках.

Поставленная цель достигается тем, что в двухлучевую электронную пушку лазера на циклотронном резонансе, содержащую коаксиально расположеннь1е аксиально-симметричные

анод и катодный узел с двумя эмиттирующими поясками, катодный узел выполнен с двумя коаксиальными электродами, между которыми установлен анод,

Целесообразно в такую пугчку ввести дополнительный аксиально-симметричный анод, установленный между основным анодом и одним из электродов катодного узла.

В ДРУГО.М варианте пушки комбинация прямого и обращенного магнетронных диодов реализована тем, что в пушку введен дополнительный аксиально-симметричный анод, а катодный узел установлен между анодами, при этом один ЭМИттирующий поясок расположен на .поверхности катодного узла, обращенной к основному аноду, а другой эмиттирукмций поясок на поверхности катодного узла, обращенной к дополнительному аноду.

На фиг.1 и 2 предетавлень конструкции пушки согласно первому варианту исполнения; на фиг.З и 4 второй вариант исполнения пушки.

nyfliKa, изображенная на фиг. 1, содержит катодный узел, состоящий из двух электродов 1 и 2 с эмиттирующими поясками 3 и 4 соответственно. Анод 5 установлен между-электродами 1-й 2 катодного узла. В пушке, изображенной на фиг, 2, аноД состоит из двух коаксиальнь х электродов 6 и 7, между которьпчм помещена изолирующая втулка 8, В этой конструкции электроды 2 и 6 и I и 7 могут быть подключены к различным источникам напряжения

В пушках, изюбраженных на фиг.З и 4, анодами являются внешний и внутрений электроды 10 и 9 соответственно. При этом катодный узел помещен между анодами и вьтолнен либо в виде двух электродов 1 и 12 с эмиттирующими пoяcкa и 13 и 14 соответственно (фиг.З), либо в виде одного электрода 15 с эмиттирующими поясками 16 и 17.

В каждой конструкции пушки реализована комбинация прямого и обращенного магнетррнных диодов. Так в пушке, изображенной на фиг.1, прямой диод образован внутренней поверхностью анода 5 и электродом 1 катодного узла, а обращенный - внешней поверхностью анода 5 и электродом.2 катодного узла;.в консФрукции изображенной на фиг.З, прямой диод образован электродом 10 и электродом М катодного узла, а обращенный электродом 9 и электродом 12. . Геометрия электродов пушки соответствует требуемому распределению электростатических полей между ними, обеспечивакнцему расчетные траектории формируемых электронных пучков. Независимое управление скоростями электронов в каждом из парциальных пучков, формируемых в пушке, осущест вляется изменением потенциалов электродов. Осцилляторная скорость V электр нов каждого пучка в рабочем простран стве (резонаторе) мазера определяется потенциалом Т; анода соответству щего магнетронного диода, потенциало и, соответствующего ему электрода катодного узла, расстоянием d между катодом и анодом магнетронного диода индукцией В- магнитного поля в резо с... Наторе мазера, отношением «.магнитного поля в резонаторе к магнитному полю в области эмиттирующего пояска и углом cf наклона магнитной силовой линии к поверхности эмиттирующего пояска в диоде: r., V « .--4-Со Ъо (Р| где Е cos 1/ , Полная скорость V электронов формируемых каждым магнетронным ./

Ф&1.г дом, в рабочем пространстве определяется потенциалом Uo резонатора и потенциалом U электрода катодного узла соответствуняцего диОда; уС « V2i(uy- и ; ), где ч - удельный заряд электрона. В вариантах пушки, изображенных на фиг,1-3, имеется возможность независимого изменения потенциалов U электродов катодного узла, что позволяет варьировать как осцилляторную VY , так и полную скорости электронов каждого пучка. К тому же, пушках, изображенных на фиг.2 и 3, обеспечивается возможность раздельного изменения потенциалов анодов, что расширяет возможности независимого управления осцилляторной и полной скоростями электронов в обоих пучках. В пошлее, изображенной на фиг.А, катодный узел наиболее прост в изготовлении, однако в ней реализуется независимое управление только осцилляторными скоростями электронов. Выбор того или иного варианта пушки определяется конструктивными особенностями и условиями эксплуатации мазера. Так, например; формирование внешнего пучка с помощью обращенного да фиг.1 и 2 позволяет при прочих равных условиях уменьшить габарить пушки, что важно для мазеров миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн.

1. Двухлучевая электронная. пушка мазера на циклотронном р,езонамсе, содержащая коаксиально расположенвде аксиально-симметричные анод и узел с двумя эмиттирующими поясками, отличающаяся тем, что, с целью обес-печения возможности независимого Изобретение относится к электронике .СВЧ и предназначено для формирования винтовых электронных пучков в мощных СВЧ Приборах-мазерах на циклотронном резонансе. . Одними из основных параметров винтовых пучков в рабочем пространстве мазера являются осцилляторная и поступательная.V„ скорости электронов, которые зависят, в частности. управления скоростями электронов в обоих пучках, катодный узел выполнен с двумя коаксиальными электродами, между которыми установлен анод. 2.Двухлучевая электронная пушка по n.lj от л и ч а ю щ а я с я тем, что в нее доиойиктельно введен аксиально-симме-рричный йнод, уетановлейный между основным анодом и одним из электродов катодного узла. 3.Двухлучевая электронВая пушка для мазера на циклотронном резонанее (вариант ), содержащая коаксиально расположенные аксиально-симметричные анод и катодный узел с двумя эмиттирунмцйми поясками, о т ли тем. что в нее ч а ю щ а я с я (О дополнительно введен аксиапьнО--симметричный анод а катодный узел установлен меаду анодами при этом - один эмиттирукяцйй поясок расположен на поверхности катодного узла, обращенной к оёновНому аноду, а другой эмиттируювдйй поясок - на цОверх00 ности катодного узла, обращенной к со дополнительному аноду. Од О от величинь напряженности электрического поля в области пушки. Полная скорость электронов V и отношение Vi, -- определяют величину колебатель(| - ной энергии, передаваемой от пучка электромагнитному полю в резонаторе, и, в конечном счете, выходную мощность и КПД мазера. Особенно сильное влияние на КПД-оказывает продольная скорость электронов, определяющая