СВЧ-прибор О-типа Советский патент 1993 года по МПК H01J25/00 

Изобретение относится к электронике ХВЧ, а более конкретно к мощным электровакуумным СВЧ приборам 0-типа. Известны СВЧ приборы с магнитной фокусировкой, в которых для пред1Е)твращенйя зналгйтельных пульсаций электронов а предколлекторной области, .обуславливаемых .наличием маг1 итных полей рассеяния постоянных магнитов на уча. стке между областью взаймо/ ействия и коллекторной системой, и обеспечения раоHoi fepHoro токроседания по поверхности коллектора используют вспомогательные магниты или магнитные экраны, охватываю-. щие коллектор. Недостатком таких конструкций является большой вес и габариты коллекторной системы и, следовательно, всего прибйр в целом. Наиболее близким техническим решением является СВЧ прибор 0-типа, срдержащий магнитную фокусирующую систему с полюсйыми наконечниками, коллекторную систему, устройство преобразования магнитного поля рассеяния, причем устройство преобразования магнитного поля выполнено, формирующим магнитное поле рассбяния по следующему з,акону: В (0,15 - 0,3) Ва - на краях участка преобразования и протяженностью 10-30% указанного участка; В (0,05 - 0,15) Во - в остальной части , участка преобразования, где Во - величина магнитного поля в рабочем зазоре; В - величина магнитного поля рассея ния. , Кроме того, указанное распределение магнитного поля рассеяния достигается путем введения в устройство преобразования магнитного поля профилированного цилиндра из магнитомягкого материала. К недостаткам можно отнести отсутст, вие соотношений размеров цилиндра для получения заданного распределения магнитного поля рассеяния. Целью изобретения является обеспечение равномерного распределения плотности мощности пучка по поверхности коллектора прибора с вь соким уровнем магнитного поля рассеяния, Указанная цель достигается тем, что в СВЧ приборе 0-типа, содержащем магнитную фокусирующую систему с полюсными наконечниками , коллекторную систему, устройство преобразования магнитного поля рассеяния. Устройство преобразования магнитного поля выполнено в виде двух профилированных коаксиальных цилиндров из магнитомягкого материала, причем толщины стенок цилиндров выбраны из соотношения di/d2 7-15, где di - толщина наружного цилиндра, d2 - толщина внутреннего цилиндра. При этом внутренний цилиндр может быть соединен с коллектором или может соединяться с внешнйм посредстбЬм немагнитной втулки, выполненной из металла (например, меди) или из диэлектрика. rfa чертеже изображен СВЧ прибор 0типа, продольное сечение. Прибор содержит корпус 1, узел электронной пушки 2, формирующей аксиа но симметричный пучок 3, электродинамическую систему 4 с выводами 5 энергии, магнитную фокусирующую систему, состоящую из 2-х радиально и противоположно друг другу намагниченных частей (постоянных магнитов) 6 и 7, скрепленных между собой магнитопроводом 8, пушечный и коллекторный полюсные наконечники 9 и 10. коллектор 11 электронов и устройство преобразования магнитногд поля, свстоящееиз внешнего профилированного цилиндрического магнитного экрана 12,в котором через посредство цилиндрической втулки из немагнитного материала 13 соосно укреплен тонкостенный профилированный цилиндр 14 из магнитомягкого материала. Общая .длина профилированных цилиндров 12 и 14 сравнима с длиной коллекторной части постоянного магнита 7, а внешний диаметр цилиндра 12 равен внутреннему диаметру корпуса 1 (вакуумной оболочки) прибора. Размеры и положение выступа в цилиндре 12 со стороны коллекторного полюсного наконечника 10 выбираются из условия эффективного преобразования распределения, магнитного поля рассеяния при Сохранении достаточно хорошего распределения и величины поля в области взаимодействия. В частности, его диаметр сравним с внутренним диаметром полюсного наконечника 10, а длина составляет 20-30% общей длины профилированного цилиндра 12. Внутренн14й диаметр и длина выступа цилиндра 12 со стороны коллектора выбираются иЗ условия получения требуемой величины и ширины зоны всплеска магнитного поля у коллектора. Тонкостенный цилиндр 14 выполнен ступенчатым со стороны коллекторного полюсного наконечника.

Втулка из немагнитного материала может быть выполнена как из проводящего материала (медь), так и из диэлектрика

В первом случае указанный цилиндр 14 служит трубкой дрейфа, а коллекторная система является одноступенчатой. Во втором случае цилиндр 14 может служить первой ступенью двухступенчатого рекуператора.

С торцевой части к магниту 7 через диск 15 из немагнитного материала прикреплен дискообразный магнитопровод 16из Магнитомягкого материала.

Коллектор 11 электронов может Gutb соединен с корпусом 1 посредством диэлектрической втулки 17, в другом случае коллектор 11 может быть помещен внутри - корпуса 1 и изолирован отнего посредством диэлектрических стержней.

Работа предлагаемого пакетированного с постоянным магнитом прибора 0-ти па, имеющего описанное устройство преобразования магнитного поля, заключается в следующем.

Электронный пучок 3. сформированный электронной пушкой 2. вводится в область взаимодействия пучка с СВЧ полем электродинамической системы 4 прибора. Фокусировка и сопровождение электронного пучка 3 е этой области осуществляется магнитным полем, создаваемым постояннь1м магнитом. На выходе из области взаимодействия пучок Ьасширяется. и его диаметр увеличивается в несколько раз (в 5-10 раз) по сравнению с его диаметром в области взаи- модействия. Затем электронный пучок попадает в магнитное поле на участке устройства преобразования, проходит через пролетный канал цилиндра 14 и вводится в коллектор электронов 11, в котором: плавна расширяется и равномерно оседаетпо его поверхности.

Указанное устройство преобразования поля позволяет изменять исходное колоколообразное распределение магнитного по ля с плавным нарастанием и спадом его величины на значительно изрезанное рзс;пределение поля с двумя узкими зонами всплесками магнитного поля в начале ив Конце области поля рассеяния. .

Формула изобретения СВЧ-ПРИБОР 0-ТИГ1А, содержащий; магнитную фокусирующую систему с полюсными наконечниками, коллекторную; систему, устройство преобразования магнитного поля рассеяния, отличающийся тем, что, с целью обеспечения равноме т

; Ширина зон всплесков поля составляет 10-30% протяженности области рассея4ия, а максимальные значения поля (0,1 0,15 Тл) в них составляют 15-30% от значения рабочег-о поля в области взаимодейст

ВИЯ.

Между всплесками .величина магнитного поля вдоль оси изменяется не столь существенно относительно среднего значе0ния, составляющего 5-15 от значения ра-. бочего поля в области взаимодействияj«,

1 рлученноераспределелие магнитного поля позволяет обеспечивать равновесное

5 движение электронов и тем самым предотвратить возникновение резких пульсаций пучка в коллекторной системе прибора с последующим равномерным расширением

0 пучка в полости коллектора 11.

ТребуемУй характер распределения магнитного поля достигается с помощью устройства преобразования поля путем подбора конфигурации и размеров

5 профилированных цилиндров 12 и 14. а также подбором их взаимного расположения и положения относительно коллекторного полюсного наконечника 10.

Дополнительное уменьшение протя0женности и уровня магнитного поля рассеяния осуществляется с помощью (агнитопровода, выполненного в виде диска из магнитомягкого материала.

Таким образом, в предложенной конст5рукции СВЧ прибора 0-типа, пакетированного с постоянным магнитом, устройство преобразования магнитного поля рассеяния изготовлено из более ешевого матери0ала (армко или сталь Э 10), чем дополнительный магнит в прототипе, и позволяет предотвратить возникновение резких пульсаций в значительно больших по величине магнитных полях рассеяния и

5 обеспечить равномерное распределение плотности мощности пучка по поверхности коллектора, обеспечивая равномерную тепловую нагрузку его.

(56) Патент США Мг 3368102, кл. 315-3. публ, 1968. :;

55

ного распределения плотности мощности : пучка по поверхности коллектора прибора ;с высоким уровнем магнитного поля рассеяния, устройство преобразования магнитного поля рассеяния выполнено в виде двух профилиррв анных коаксиальных ци7-{.

линдров из магмигомягкого матеоиала,di / da 7 - 15.

причем толщины стенок цилиндров пыби- где di - толщина наружного иилим|(Г)Ч.

раются из соотношенияd2 - толщина внутреннего цилиндра.