Электронно-лучевая лампа Советский патент 1982 года по МПК H01J21/10 

Такие устройства имеют существенное ограничение по максимально допустимому рабочему: напряжению и КПД. Повышение рабочего напряжения путем увеличения расстояния от анода до управляющей сетки и от не до катода приводит к резкому уменьшению тока в лампе, а следовательно и мощности. Целью изобретения является увеличение мощности, высоковольтности в КПД лампы. Поставленная цель достигается тем, что в электроннолучевой лампе содержащей катодный узел, выполненный из лент, размещенных на цилиндрическом керне, и многокамерный цилиндрический анод, каждая камера ко торого расположена против эмиттирую щих частей катода, образующие коаксиальную систему, дополнительный электрод, выполненный в виде стержней, ленты катодного узла расположены по образующим керна и установлены в трубках, электрически соединенных с катодом, при этом геометри ческие параметры в лампе удовлетворяют соотношениям: j ()-, (а); ля где а - ширина ленточного катода -Ь - ширина камеры анода на вхо де электронного пучка, с - расстояние между управляющим электродом и катодом; d - расстояние между управляющим электродом и анодом, е - глубина камеры анода в радиальном направлении. Дополнительно в лампу вво51ится защитный электрод, выполненный в. виде стержней, расположенных между анодом и управляющим электродом параллельно его стержням. На фиг.1 дана электронно-оптичес кая система лампы; на фиг.2 - лампа общий вид; на фиг.З - модуль лампы Электроннолучевая лампа содержит радиально расположенные модули 1, включающие в себя ленточные катоды 2, расположенные по об)азующим цилиндрической поверхности. Каждый катод 2 установлен в трубке 3 с сег ментным вырезом вдоль образующей, при этом продольные торцовые поверх НОС.ТИ среза трубок образуют прикато ный фокусирующий электрод. Управляю щие электроды 4 выполнены в виде стержней, параллельных оси симметри лампы. Каждому катоду 2 Соответств ют два стержня управляющего электр да 4. В непосредственной близости управляющего электрода 4 установле защитный электрод 5, выполненный в виде цилиндра с, окнами, соответствующими каждому модулю лампы. Входные щели в камер&а 6 анода обра зованы перегородками 7 в виде сплк/щенных трубок, установленных за защитным электродом 5. Каждая перегородка 7 является общей для двух соседних анодных камер 6. Внутренняя цилиндрическая поверхность анода 8 образует дно отдельных камер б, являясь вакуумной оболочкой лампы, охлаждаемой хладагентом. Для улучшения теплоотвода от управляющего электрода 4 и перегородок 7 анодных камер б их изготавливают полыми и охлаждают циркулирующей жидкостью. Общий вид прибора .соответствует варианту исполнения с числом модулей, равным 18. Изоляция анода осуществляется с помощью составного изолятора 9. На фланце 10 устанавливают изолятор 11 для ввода питания накала в лампу. Управляющий электрод 4 подключается через вывод 12. Теплоносителем в системе 13 охлаждения многокамерного анода является вода. Лампа работает следующим образом. От специального источника задается необходимый для отбора тока потенциал управляющего электрода 4. В каждом модуле 1 формируется .ленточный электронный поток, который позволяет значительно увеличить пропускаемый через лампу ток, так как предельный устойчивый ток ленточного пучка растет с увеличением ширины пучка (з предлагаемой лампедлины ленточного катода, которая может быть достаточно большой). Таким образом, при выбранной величине ускоряющего напряжения путем увеличения суммарной.длины ленточных катодов можно получить высокие плотности тока в единицн объема лампы. Пройдя управляющий электрод 4, электроны движутся в тормозящем поле анода, имеющем потенциал, промежуточный между катодом 2 и потенциалом управляющего электрода 4. Потенциал анода 8 выбирается предельно близким к катодному, но такой величины, чтобы не происходило отражение электронного потока. Управление током, протекающим через лампу, осуществляется за счет изменения потенциала .на управляющем электроде 4. Расстояние между соседними стержнями управляющего электрода 4, выполненного в виде беличьей клетки, выбирается таким образом, чтобы исключить их бомбардировку первичными электронами. Длина участка торможения электронов пучка определяет уровень рабочего напряжения и, соответственно, электрическую прочность промежутка между управляющим электродом 4 и анодом 8. Ширина каждого секционированного электронного потока В тормозящем поле по мере п4эиближения к аноду увеличивается, причем предлагаемое соотношение геометричес ких параметров системы ускорения и торможения обеспечивает полное прохождение электронного пучка в соо ветствующую камеру анода. Условие Ц) соответствует режиму с предельным устойчивым током ленточ ного электронного пучка. Неравенство (2) характеризует высоковольтность лампы, допустимую величину внешнего приложенного к аноду напряжения и КПД. Неравенство (3) совместно. с уравнением (1) характеризует геометрию лампы в режиме, когда практически весь электронный поток попадае на дно анодной камеры, что приводит к уменьшению вторичной эмиссии от системы аксиальных анодных перегородок 7. Для уменьшения тока, идущего на управлякндий электрод 4 в режиме, ког да потенциал анода меньше потенциала управляющего электрода 4, используется зав1итный электрод 5, электрически связанный с катодом 2. Перехва отраженных от анода электронов осуществляется за счет минимума потенциала, возникающего на участке между анодом 8 и управляющим электродом 4.. КПД электроннолучевой лампы опред ляется потерями при торможении пучка и уровнем тока, отраженного от ано.. .., г- п-- W тач-Зл где 3 - часть тока пучка, отраженная от анода и попавшая на ускоряющий электрод 4; и - потенциал ускоряющего элек рода 4; 3j3j - ток лампы; uVf - падение напряжения в лампе в интервале проводимости; - максимальное значение напр жения на аноде в закрытом состоянии лампы. Выражение (4) преобразуется к ви ii 3-a/3t, (s 9 0 Прямыми потерями тока луча на ускоряющем электроде 4 практически можн пренебречь. При заданной величине суммарных потерь торможения пучка В определяемой структурой электроннооптической системы, КПД прибора зависит от величины at , характеризующей отношение напряжения источника питания к-потенциалу ускоряющего электрода 4. С точки зрения электро ной оптики коэффициент ЭЬ пропорционален отношению расстояния от управяющего электрода 4 до анода к расстоянию от управляющего электрода 4 о катода 2, т.е. Очевидно, С увеличением отношения будет расти КПД электроннолучевой лампы. Верхняя граница отношения 4- Ю обусловлена возрастанием габаритов лампы и усложнением вакуумно-технологической ббработки узлов. Электроннолучевая лампа обеспечивает коммутацию тока порядка 150 А при напряжении 150 кВ. Максимальное значение напряжения на ускоряющем электроде составляет 5 кВ. Величина отношения в данном случае равна 5, что позволяет увеличить расстояние между управляющим электродом и анодом до 60 мм. Соответственно, электрическая прочность прибора доведена до испытательного уровня в 200 кВ. Выполнение соотношений размеров анодных камер из условий (1) и (.2) а также наличие защитного электрода вблизи ускоряющего электрода, позволяют уменьшить часть тока пучка, оседающего в режиме торможения на управляющий электрод, до величины менее чем 0,01 от Величины тока анода. При работе прибора в качестве мощного электроннолучевого коммутатора КПД достигает величины 98-99%. Формула изобретения 1. Электроннолучевая лампа, содержащая катодный узел, выполненный из лент, размещенных на цилиндоическом керне, и многокамерный цилиндрический анод, каждая камера которого расположена против эмиттирующих частей катода, образующие коаксиешьную систему, и управляющий электрод, выполненный в виде стержней, отличающая ся тем, что, с целью увеличения мощности, высоковольтности и КПД лампы, ленты катодного узла расположены по образующим керна и установлены в трубках, электр ически соединенных с катодом, при этом геометрические пропорции в лампе выполнены в соответствии с вырг жениями ас d -s-j, , где а - ширина ленточного катода; Ъ - ширина камеры анода на входе электронного луча с - расстояние между управляющим электродом и катодом; d- - расстояние между управляющим электродом и анодом; 6 - глубина камеры анода в радиальном направлении.

2. Электроннолучевая лампа по п.1, отличающаяся тем, что введен защитный электрод, выполненный в виде стержней, расположенных между анодом и управлякнцим электродом параллельно его стержням.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 367482, кл. Н 01J 21/10, 1973.

2.Патент США № 3453482, кл.3155, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР 291607, кл. Н 01 J 21/10, 1976 (прототип).