SU978231A1 - Электровакуумный прибор со скрещенными электрическим и магнитным пол ми - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электровакуумной технике, а более конкретно, к конструк ции мощных высоковольтных электровакуумных приборов. Швестны мощные высоковольтные электро вакуумные приборы со скрещенными электрическим и магнитным пол ми в промежутке между катодом и анодом, содержащие диэлектрическую оболочку, анод, катод, внеш ний источник посто нного магнитного пол , при этом пучок электронов, сформированный в промежутке аиод-катод, вводитс  в: пространство взаимодействи  и затем попадает на другой элемент, например на коллектор элект ронов. В этих приборах благодар  наличию поперечного магнитного пол  в промежутке между катодом и анодом, превьпиающего по величине поле отсечки, электроны, эмитти ованные катодом, формируютс  в трубчатый пучок, вращающийс  в промежутке между анодом и катодом. Катод и анод прибора расположены под определенным углом друг к аругу таким образом, чтобы при приложении , к этим электродам разности потенциалов в промежутке между ними создавалась продольна  составл юща  электрического пол , благодар  которой сформированный в промежутке анод-катод трубчатый лучок электронов полностью выходит из него, не высажива сь на аноде, а попада  в пространство взаимодействи  и затем на другой элемент прибора, например на коллектор электронов . Такие приборы имеют повьпиенную электрическую прочность, высокое токораспределение, катод в таких приборах не находитс  в высоковольтном промежутке и не подвергаетс  ионной бомбардировке и разрушению под действием внутриламповых электрических пробоев, чем обеспечиваетс  высока  надежность и долговечность приборов 1, Существенным недостатком .этих приборов  вл етс  то, что в них посто нное поперечное магнитное поле в межэлектродном проме дггке создаетс  с помощью внешних источников - посто нных магнитов или соленоидов , которые по массе и занимаемому

о&ьему в несколько раз превосход т собствен-, но электровакуумный прибор.

Известны электровакуумные приборы, выполненные в форме тороида, охватывающего стержень магнитопровода индутро1шого трансформатора, и содержащие кольцевой, ютдуктивно накаливаемый катод, вьшолненный в виде замкнутой системы элементов, обеспечивающей прохождение тока по образующей , кольцевой анод и диэлектрическую оболочку, активные и реактивные сопротивлени  цепей анода и катода св заны изBecTHbiM соотношением. В таком приборю в межэлектродном промежутке шюд-катод создаетс  вращающийс  в плоскости, параллельной поверхности электродов, вектор результирующего магнитного пол , причем по направлению магнитное поле остаетс  поперечным по отнощеншо к электрическому, а амплитуда результирующего магнитного пол  остаетс  пульсирующей, близкой к посто нной .

Прибор этой конструкции характеризуетс  высокими объемно-весовыми характеристиками , так как в нем поперешое магнитное поле, близкое к посто нному, создаетс  внутренними источниками - токами, проте ,кающими по электродам, следовательно отсутствует необходимость в крупногабаритных внешних источниках посто нного магнитного пол  2.

Недостатком таких приборов  вл етс  отсутствие возможности вьшести из межэлектродного промежзтка анод-катод сформировавшийс  пучок электронов в тех , когда необходимо создание мощных высоковольтных электровакуумных приборов с катодом , расположенным вне пространства взаимодействи  сформированного пучка электронов с пол ми элементов прибора, кроме анода и катода, что ограничивает возможность повьццени  надежности и долговечности приборов.

При увеличении поперечного магнитного пол  до пол  отсечки электроны с катода не будут попадать на анод, а будут вращатьс  вокруг катода, образу  пространственный зар д в виде кольца или трубы, при этом часть электронов попадает на катод, разруща  активное покрытие, что снижает надежность и долговечность прибора. Дл  того, чтобы эти электроны вьшши из межэлектродного промежутка анод-катод, необходимо приложить к электродам электри-. ческое поле с продольной составл ющей, и в то же врем  иметь в межэлектродном промежутке анод-катод магнитное поле, параллельное поверхности катода и а{1ода, дл  обеспечени  равномерной отсечки элект;

ронов в межэлектродном промежутке анодкатод . Указанный прибор не позвол ет рещить эту задачу, так как электрическое и магнитное пол  в межэлектродном промежутке анод-катод создаютс  одними и теми же электродами и при изменении их взаимного расположени  с целью формировани  : электрического пол  определенной требуемой конфигурации измен етс  и Конфигураци  магнитного пол  в межэлектродном промежутке .

Цель изобретени  - увеличение долговечности и надежности электровакуумных приборов .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в электровакуумном приборе со скрещенными электрическим и магнитным пол ми, выполненном в форме тороида, охватывающего стержень магнитопровода индзтронного трансформатора и содержащего кольцевой,индуктивно накаливаемый катод, вьшолненный в виде замкнутой системы элементов, обеспечивающей прохождение тока по образующей кольцевой анод, и диэлектрическую оболочку , анод выполнен составным, содержащим неразрезное основание и расположенную на поверхности его, обращенной к катоду, систему элементов, установленную под углом к поверхности последнего, причем эта система элементов электрически св зана с основанием и вьшолнена в виде структуры, разомкнутой по оси прибора.

При этом система элементов может быть выполнена в виде пластин треугольной формы или в виде разрезанного по образующей усеченного конуса.

На фиг. 1 изображен предлагаемый электровакуумный прибор, общий вид; на фиг, 2 анод прибора; а - имеющий систему элементов , выполненную .в виде пластин,, б - в виде разрезного по образующей усеченного конуса; на фиг. 3 - катод прибора.

Электровакуумный прибор вьшолнен в виде тОроида и охватьтает стержень 1 магнитопровода индутронного трансформатора. Первична  обмотка 2 индзпгронного трансформатора  вл етс  питающей, а вторичной обмоткой  вл етс  катод 3 прибора, выполненный в виде спирали 4, крайние витки которой вьшолнены в виде колец 5. Помимо спирали 4 катод 3 включает в себ  цилиндр 6, на поверхности которого нанесено эмиттирующее покрытие. Крайние витки спирали 4,вьшолненные в виде колец 5, имеют поперечный разрез-7. Этот разрез совпадает с разрезом, имеющимс  в цилиндре 6. Разрез в цилиндре 6 выполнен, таким образом, по образующей; цилиндр 6 соеди .н ет кольца 5 спирали 4. Катод 3 прибора имеет кольцевую форму, его охватывает анод 8 прибора, выполненный составным и включающий кольцевое неразрезноё основание 9, на котором расположена система 10 элементов. Система 10 элементов укреплена на основании 9 со стороны, обращенной к катоду 3 и под углом к его поверхности , кроме того, она электрически св зана с основанием 9, образу  структуру, разомкнутую по оси прибора. Система 10 элементо выполнена в виде расположенных по образующей основани  9 пластин 11, а может быть выполнена в виде разрезного по образующей усеченного конуса 12. Катод 3 прибора индуктивно накаливаемый, вторична  обмотка индутронного трансформатора  вл етс  короткозамкнутой. Величины сопро тивлений цепей анода 8 и катода 3 выбран такими, чтобы вьшолн лось условие arctq При RK; 0,02 Ом, Нд 0,05 Ом, X/, 0,02 Ом, Х 0,01 Ом, получаем arctg 0,1 т Ji . При этом m 0,06, т.е. не целое число. В приборе имеетс  также кольцевой коллектор 13 электронов, керамический изол тор 14, образующий с выводом 15 анода 8, вьтодом 16 катода 3 и коллектором 13 электронов вакуумноплотную оболочку. Дополнительна  фокусировка электронов, эмиттйруемых катодом 3, осуществл етс  катодными экранами 17 и 18, которые наход тс  под потенциалом катода. Число пластин 11 системы 10 элементов выбрано равным 40, угол между пластинами 11 и поверхностью катода 3 выбран рав ным В°, рассто ние между пластинами 11, выполненными из меди,в плоскости их кра ев 4 мм, толщина пластин 0,8 мм, длина пластин 30 мм. При вьшолнении системы 10 элементов в виде усеченного конуса 12, раз резного по образующей, выбран наибольщий диаметр конуса 12-64 мм, наименьший диаметр 44 мм, усеченный конус 12 вьшолнен из меди, угол межау усеченным конусом 12 и поверхностью катода 3 составл ет 14. Усеченный конус 12 присоедин етс  к основанию 9 через кольцевые керамические изол торы. Катод прибора губчатый, оксидно-никелевый , рассто ние анод-катод I мм, анодное напр жение 30 кВ, электрическа  прочность 30 кВ/мм. Выбор угла наклона указанной системы элементов к поверхности катода определ ет требуемое в каждом конкретном случае изменение конфигурации продольной составл ющеи электрического пол  в промежутке анод-катод, не завис щее от конфигурации магнитного пол . Выполнение указанной формы самого прибора, катода прибора, а также выполнение услови , св зывающего сопротивлени  цепей анода и катода, необходимо дл  обеспечени  поперечного и близкого к посто нному магнитного пол  в промежутке анодкатод без использовани  внешних посто нных магнитов. Это магнитное поле возникает вследствие суперпозиции магнитных полей , создаваемых токами анода и катода и формирующих трубчатый электронный пучок . Это происходит в случае, когда магнитное поле, параллельное поверхности анода и катода, превыщает поле отсечки. При подключении первичной обмотки трансформатора к источнику переменного напр жени  в катоде и аноде навод тс  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 раэреэан по образующей, в его цилиндре ток протекает вдоль оси, и, следовательно, магнитное поле катода имеет азимутальную ориентацию. В то же врем , ток в кольцевом основании анода протекает по колыц, и создаваемое им магнитное поле имеет аксиальную ориентацию , при этом силовые линии магнитных полей, создаваемых катодом и анодом, параллельны, а векторы магнитных полей, образованных токами катода и анода, поперечны по отношению к электрическому полю и взаимно перпендикул рны в плоскости , параллельной поверхности катода и основани  анода. Если выполн етс  условие, св зывающее активные и реактивные сопротивлени  цепей анода и катода указанным выше неравенством, то в межэлектродном промежутке анод-катод создаетс  вращающийс  в плоскости, параллельной поверхност м катода и основани  анода, вектор результирующего магнитного пол , причем по направлению магнитное поле остаетс  поперечным по отношению к электрическому, создаваемому катодом и основанием анода, а амплитуда его остаетс  пульсирующей, близкой к посто нной. При установлении значени  амплитуды этого магнитного пол , большего амплитуды пол  отсечки, электроны, эмиттируемые катодом, не достигают анода, а вращаютс  вокруг катода. Благодар  тому, что cиcteмa элементов, присоединенна  к основанию анода, расположена под утлом к поверхности катода, в промежутке анод-катод создаетс  продольное электрическое поле и пучок электронов, сформировавшийс  в

промежутке анод-катод, выходит из него и попадает в пространство взаимодействи  и на коллектор электронов.

Таким образом, в приборе отдельные части анода вьшолн ют различные функции. Так, поперечное близкое к посто нному, магнитное поле создаетс  кольцевым основанием анода, по которому протекает ток, индуцируемый ЭДС, наводимой в аноде. В то же врем , система зл ментов, расположенна  на основании анода и образующа  структуру, разомк-; нутую по оси прибкзра, в создании указанного магнитного пол  не участвует, так как ток в ней не шздуцируетс .. Однако эта

система элементов, вьшолненна , например, в виде расположенных по образующей основани  пластин или в виде разрезного по образующей конуса, з частвует в создании между анодом и катодом электрического по л , так как она электрически св зана с основанием анода, причем это электрическое . поле  вл етс  полем с продольной составл ющей вследствие расположени  этой системы элементов под углом к поверхности -катода и на поверхности основани , обращенной к катоду. Все это в комплексе обеспечивает вывод сформированного пучка электронов из промежутка анод-катод в пространство взаимодействи . Следовательно, в таком приборе индуктивно накаливаемый катод находитс  вне пространства взаимодействи , чем обеспечиваетс  увеличение долговечности и надежности.

Claims (3)

1. Формула изобретени  1; Электровакуумный прибор со скрещен-, ными электрическим и магнитным пол ми, вьшолненный в форме тороида, охватывань щего стержень магнитопровода индутронного трансформатора, и содержащий кольцевой индуктивно накаливаемый катод, вьшолненный в виде замкнутой системы элементов, обеспечивающей прохождение тока по образующей , кольцевой анод и диэлектрическую оболочку, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  долговечности и надежности , анод вьшолнен составным, содержащим неразрезное основание и расположенную на поверхности его, обра1ценной к катоду, систему элементов, установленную под углом к поверхности последнего, причем эта система элементов электрически св зана с основанием и выполнена в виде структуры, разомкнутой по оси прибора.
2. 2.Прибор по п. I, о т л и ч а ю щ   йс   тем, что система элементов вьшолнена

   в виде пластин треугольной формы.
3. 3.Прибор по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс   тем, что. система элементов выполнена

   в виде разрезанного по образующей усеченного конуса.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Молоковский С. И., Сушков А. Д. №тенсивные электронные и ионные пучки. Л., Энерги , с. 15-23 (прототип).

   2.Авторское свидетельство СССР по за вке N 2950191, 1981.

   11

   /L