Электровакуумный прибор Советский патент 1982 года по МПК H01J21/02 

1

Изобретение относится к электровакуумной технике, а более конкретно к конструкции мош.нь1х высоковольтных электровакуумных приборов.

Известны мощные высоковольтные электровакуумные приборы со скрещенными электрическими и магнитными полями, содержа,ш,ие оболочку, анод, катод, внещний источник постоянного магнитного поля. В этих Приборах за счет поперечного постоянного магнитного поля электрическая прочность вакуумного межэлектродного промежутка увеличивается напорядок величины; что позволяет создавать мощные высоковольтные электровакуумные приборы с маль(ми межэлектроднымирасстояниями, высоким КПД 1.

Однако в приборах постоянное поперечное магнитное поле в межэлектродном промежутке создается с помощью внешних.источников - постоянных магнитов или соленоидов, которые по массе и занимаемому объему в несколько раз превосходят собственно электровакуумный прибор.

Известны мощные высоковольтные, электровакуумные приборы со скрещенными электрическим и магнитным полями, выполненньге

в форме тороида, охватывающего стержень магнитопровода трансформатора, и содержащие кольцевой индуктивно накаливаемый катод, охватывающий его кольцевой, разрезной анод, диэлектрическую оболочку. В этих приборах поперечное магнитное поле в межэлектродном промежутке создается внутренним источником током, протекающим по индуктивно накаливаемому катоду. Они по сравнению с приборами с внещними источниками магнитного поля имеют значительно меньщие объем и массу 2.

Вместе с тем возможности применения таких приборов ограничиваются только выпрямительными режимами работы, так как поперечное магнитное поле в межэлектрод15 ном промежутке является переменным и изменяется по синусоидальному закону, синхг ронно с изменением анодного напряжения (максимальной величине обратного анодного напряжения соответствует максималь2Q ная величина поперечного магнитного поля в межэлектродном промежутке, а при величине магнитного поля, равному нулю, обратное анодное напряжение отсутствует).

Вместе с тем для импульсного режима работы мощных высоковольтных электровакуумных приборов, при которых отсутствует синхронное изменение анодного напряжения и поперечного магнитного поля (например, защитный режим, при котором импульсы анодного тока чередуются с постоянным анодным напряжением или клипперный режим, при котором импульсы анодного тока чередуются с импульсами обратного анодного напряжения различной длительности) такие прибо|)ы непригодны, так как в момент равенства нулю переменног.о магнитного поля условие обеспечения заданной высокой электрической прочности не вьь полняется. Цель изобретения - повышение электрической прочности электровакуумного прибора в импульсном режиме работы. Поставленная цель достигается тем, .что электровакуумйый прибор выполненный в форме тороида, охватывающего стержень индуктивно, накаливаемый катод, охватывающий его кольцевой анод. Диэлектрическую оболочку магнитопровода трансформатора и содержащий кольцевой, индуктивно накаливаемый катод прибора выполнен составным, состоящим из спирали, крайние витки которой имеют форму разрезных колец н, по крайней мере, одного цилиндра, соедиияюц;его разрезные кольца и имеющего разрез по образующей, сопряженный с разрезом колец, анод выполнен сплощным, а велит чина сопротивлений катода и анода выбраны из условия , к л А А rf/f ,., где n-i - любое целое число, R.R и Хк, - соответственно активные и реактивные сопротивления анода и катода. На фиг. 1 изображен электровакуумный прибор, общий вид; на фиг. 2 - конструкция катода. Электровакуумный прибор выполнен в виде тороида и охватывает стержень I магнитопровода трансформатора 2. Первичная обмотка 3 трансформатора 2 является питающей, а вторичной обмоткой является спираль 4 катода прибора, состоящая из четырех витков. Крайние витки спирали 4 катода выполнены в виде колец 5. Помимо спирали катод прибора включает в себя внешний 6 и внутренний 7 концентрические цилиндры. На поверхности цилиндров б и 7 нанесено эмиттирующее покрытие. Крайние БИТКИ спирали 4 выполнены в виде колец 5, которые имеют разрез, являющийся поперечным. Этот разрез совпадает с разрезом, имеющимся 8 цилиндрах 6 и 7. Разрезы в цилиндрах выполнены таким образом, по образующей. Цилиндры 6 и 7 катода прибора соединяют кольца 5 спирали А. Катод прибора имеет кольцевую форму, его охватывает анод 8 прибора, выполненный кольцевым и неразрезным. Прибор содержит также керамический изолятор 9, образующий с анодом 8 вакуумную оболочку и катодные выводы 10. При подключении первичной обмотки трансформатора к источнику переменного напряж.ения в катоде и аноде наводятся ЭДС и в них начинает протекать ток, создающий магнитное поле у анода и -катода, а также обеспечивающий разогрев катода до рабочей температуры. Так как катод (цилиндры катода) разрезан по образующей, в его внутреннем и внещнем цилиндрах (или в одном цилиндре) ток протекает вдоль оси, и, следовательно, магнитное поле катода имеет азимутальную ориентацию. В то же время, ток в аноде протекает по кольцу и создаваемое им магнитное поле имеет аксиальную ориентацию. Напряженность магнитного поля максимальная у поверхности электродов и убывает в радиальном направлении. Следовательно, в предлагаемом приборе .магнитные поля катода и анода поперечным по отношению к электрическому полю и взаимно перпендикулярны в плоскости, параллельной поверхности электродов, и если величины сопротивлений анода и катода прибора выбраны такими, чтобы выполнялось условие .arcig- - --f + тЯ; m 1. , i Например выбрано RK 0,02 Ома, RA 0,05 Ома, Хд 0,02 Ома; Х 0,01 Ома. Получаем arctg 0,1 5,7° jfeTu. В .межэлектродном промежутке создается вращающийся в плоскости, параллельной поверхностям электродов,. вектор результирующего магнитного поля, причем по направлению магнитное поле остается поперечным по отношению к электрическому, а амплитуда результируюш,его магнитного поля остается пульсирующей и не равной нулю. Предлагаемое устройство С1бладает определенными технико-экономическими преимуществами и позволяет получить электрическую прочность 30 кВ/мм, что (примерно в 10 раз) превышает электрическую прочность известных электровакуумных приборов в импульсном режиме работы. Кроме того, прибор обладает меньшим весом за счет использования внутренних источников магнитного поля. Формула изобретения Электровакуумный прибор, выполненный в форме тороида, охватывающего стержень магнитопровода трансформатора и содержащий кольцевой индуктивно накаливаемый катод, охватывающий его кольцевой анод, диэлектрическую оболочку, отличающийся тем, НТО, с целью повышения элект