Магнетрон с безнакальным запуском со специальным активированием автоэлектронных катодов



Магнетрон с безнакальным запуском со специальным активированием автоэлектронных катодов
Магнетрон с безнакальным запуском со специальным активированием автоэлектронных катодов
Магнетрон с безнакальным запуском со специальным активированием автоэлектронных катодов
Магнетрон с безнакальным запуском со специальным активированием автоэлектронных катодов
Магнетрон с безнакальным запуском со специальным активированием автоэлектронных катодов
Магнетрон с безнакальным запуском со специальным активированием автоэлектронных катодов
Магнетрон с безнакальным запуском со специальным активированием автоэлектронных катодов
Магнетрон с безнакальным запуском со специальным активированием автоэлектронных катодов
Магнетрон с безнакальным запуском со специальным активированием автоэлектронных катодов

 


Владельцы патента RU 2494489:

Общество с ограниченной ответственностью "Плутон Инвест" (RU)

Изобретение относится к электронной технике и предназначено для использования в магнетронах с безнакальным запуском сантиметрового, миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн. Технический результат - повышение стабильности возбуждения магнетрона, надежности и долговечности его работы. Магнетрон с безнакальным запуском состоит из чередующихся автоэлектронных катодов (АЭК), изготовленных в виде колец из фольги тантала толщиной ~4 мкм и вторично-эмиссионных прессованных палладий-бариевых эмиттеров с содержанием бария в количестве 11-25 вес.% и открытой пористостью 2-27%. Формирование тока автоэлектронной эмиссии, наряду с эмиссией с кромки АЭК, в основном обусловлено потоком авто-электронов с остриев нитевидных кристаллов длиной ~ 10-100 нм и размерами в поперечном сечении ~5-20 нм, образующихся на торцовой поверхности АЭК при определенных условиях. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в приборах СВЧ М - типа, в частности в магнетронах сантиметрового, миллиметрового и субмиллиметрового диапазона длин волн с безнакальным запуском.

Основной проблемой, возникающей при создании магнетронов подобного класса, является обеспечение стабильности и долговечности катодов в условиях интенсивной электронной и ионной бомбардировок, воздействие которых приводит к быстрой деградации параметров автоэлектронных катодов и преждевременному выходу прибора из строя.

Известен магнетрон с безнакальным запуском (фиг.1) [1;2], содержащий анод (1) и коаксиально размещенный внутри него катодный узел, состоящий из молибденового, никелевого или ниобиевого керна (2); подогревателя (3); экранов (4) и чередующихся автоэлектронных катодов (АЭК) (5), изготовленных из танталовой фольги толщиной ~4 мкм и вторично-эмиссионных катодов (ВЭК): металлопористых вольфрам- алюминатных (МПК), оксидно-никелевых (ОК) или «литых» металлосплавных катодов (МСК) из сплава палладия с барием (6).

Основными недостатками этого магнетрона является значительный разброс и низкий уровень тока автоэлектронной эмиссии, составляющие величину:

Iаэ~0,1-1,0 мА в магнетронах, в которых используются в качестве вторично-эмиссионного катода МПК и ОК (фиг.2; таблица 1, строка 1);

Iаэ~0,5-3,0 мА в магнетронах, в которых используются в качестве ВЭК литые МСК из сплава палладия с барием (фиг.2; таблица 1, строка 2);

(Измерение тока автоэлектронной эмиссии проводилось в магнетронах, откачанных до давления остаточных газов Р~5·10-6 Па., при импульсном анодном напряжении Ua=4500 В., длительности импульса τ=6 мкс. и скважности Q=1000). Кроме этого, такой магнетрон отличается невоспроизводимостью эксплуатационных параметров и сравнительно низким процентом выхода годных приборов, составляющим ~20-30% с МПК и ОК и ~40-50% с «литыми» палладий - бариевыми вторичными катодами.

Известен магнетрон с безнакальным запуском, являющийся прототипом данного изобретения. Магнетрон (фиг.1) состоит из анода (1) и коаксиально размещенного внутри него катодного узла, состоящего из молибденового керна (2), подогревателя (3), экранов (4), чередующихся автоэлектронных катодов из танталовой фольги толщиной ~ 4 мкм. (5) и вторично-эмиссионных прессованных палладий-бариевых катодов протяженностью 0,4-5 мм. из смеси порошков эмиссионно-активного палладий - бариевого сплава с содержанием бария в количестве 11-25% (вес.) и палладия в количестве 75-89% (вес.) с открытой пористостью 2-27% [3]. Указанный магнетрон, наряду с достаточно большим сроком службы (более 5000 час.) и высоким процентом выхода годных приборов (не менее 80%), отличается сравнительно низкой стабильностью и большим разбросом значений тока автоэлектронной эмиссии, приводящий, как правило, к необходимости длительной тренировки прибора в генераторном режиме (фиг.2; таблица 1, строка 3).

Для выяснения причины такой нестабильности и такого разброса величины тока автоэлектронной эмиссии были проведены исследования катодов с помощью растрового электронного микроскопа EVO - 40 фирмы Zeiss с рентгеновским энергодисперсионным спектрометром CDD X Flash 1106 и в установке термогравиметрического анализа, оснащенной сверхчувствительными вакуумными весами и времяпролетным масс-спектрометром. Объектами исследования служили АЭК и ВЭК из магнетронов, прошедших откачку при разных режимах активирования катодных узлов.

В результате проведенных исследований получены следующие данные.

1. При использовании в безнакальных магнетронах комбинации танталовых АЭК и различных типов эффективных ВЭК (МПК или ОК), инициирование генерации обеспечивается автоэлектронной эмиссией с острой кромки АЭК, покрытой полностью или частично продуктами испарения (бария) с ВЭК во время откачки и тренировки прибора. Степень покрытия барием рабочей кромки автоэлектронного катода зависит от сорбционных свойств материала АЭК, от температуры и длительности его активирования, от скорости испарения бария и т.д. Поэтому любые погрешности или неточности при активировании катодного узла обуславливают нестабильность и разброс автоэмиссионных свойств АЭК.

2. В случае использования в качестве ВЭК литых или прессованных палладий-бариевых эмиттеров механизм формирования автоэмиссионного тока существенно отличается от механизма, изложенного в п.1.

2.1. Автоэлектронная эмиссия с рабочей кромки АЭК, активированной барием, составляет лишь незначительную часть (не более 5-10%) от общего тока автоэлектронной эмиссии.

2.2. Ток автоэлектронной эмиссии преимущественно обусловлен эмиссией из остриев вискеров [4], образованных, возможно, из кристаллов тантала с палладием, полностью или частично, покрытых барием. На фиг.3 (а; б; в) приведены микрофотографии фрагмента АЭК при разных увеличениях:

- на фиг.3-а при увеличении М~100 х показаны фрагменты вторично-эмиссионного прессованного палладий-бариевого катода (ВЭК) и поверхность автоэлектронного катода (АЭК) с нитевидными кристаллами;

- на фиг.3-б показан фрагмент поверхности АЭК с нитевидными кристаллами при увеличении М~30000 х;

- на фиг.3-в при увеличении М~50000 х показан фрагмент АЭК с нитевидными кристаллами (Н.К.) длиной ~50-100 нм и размерами в поперечном сечении ~5-20 нм.

2.3. Скорость роста и степень заполнения поверхности нитевидными кристаллами зависит от давления паров палладия вблизи поверхности АЭК, зависящего от скорости испарения палладия. На фиг.4 приведена зависимость скорости испарения палладия с поверхности прессованного палладий-бариевого эмиттера от температуры. Из этой зависимости следует, что оптимальной температурой для образования нитевидных кристаллов является интервал температуры катода Тк~700-1100ºС. (~970-1370К). При меньших температурах катода, вследствие низкой скорости испарения палладия, процесс образования (роста) кристаллов становится неэффективным и может растянуться на длительный период времени. При больших температурах катода, из-за особенностей кристаллической структуры прессованного эмиттера, происходит необратимое изменение геометрических размеров (вспучивание), обуславливающее ухудшение электрических параметров магнетрона.

2.4. На поверхности АЭК, при использовании в качестве ВЭК компактных «литых» палладий-бариевых эмиттеров, образуются зародыши нитевидных кристаллов, но из-за низкого потока палладия скорость их роста существенно ниже, чем в случае прессованных эмиттеров. В прессованных эмиттерах частицы палладия упакованы не плотно и поэтому в процессе термической обработки, вероятно, происходит перестройка кристаллической решетки, сопровождаемая формированием на поверхности «червяковых» образований, обуславливающих увеличение эффективной поверхности испарения, и,

следовательно, потока палладия. На фиг.5 приведена микрофотография поверхности эмиттера с «червяковыми» образованиями после активирования при температуре Т~1000ºС. (~1270К) в течение 60 мин.

2.5. Скорость образования и полнота заполнения торцовой поверхности АЭК нитевидными кристаллами может регулироваться путем подбора температуры активирования катода в интервале Tk~700-1100ºС (~970-1370К) и соответствующего значения времени t из температурно-временного соотношения: Т·t~1,0·10-6÷1,5·107 (К·сек).

2.6. При активировании катода в электрическом поле, например, при включении анодного напряжения, направление нитевидных кристаллов может упорядочиваться и ориентироваться вдоль поля, т.е. по направлению к аноду, благодаря чему облегчаются условия для формирования потока автоэлектронов.

2.7. При термической обработке катодного узла в объеме прессованного палладий-бариевого эмиттера протекают процессы термодиффузионной диссоциации фазы Pd5Ba с образованием свободного бария, который, поступая на поверхность ВЭК, сорбируется на острой кромке АЭК и на поверхности нитевидных кристаллов и тем самым обеспечивается повышение эмиссионной активности АЭК. Следует отметить, что в литых палладий-бариевых эмиттерах, в отличие от прессованных, пористость практически отсутствует. Поэтому доставка бария из объема ВЭК происходит только за счет его миграции по границам зерен и отдельным дефектам. В результате этого, вследствие низкой концентрации бария на поверхности литых ВЭК, процесс активирования АЭК барием затрудняется и обуславливает нестабильность величины тока автоэлектронной эмиссии. В прессованных палладий-бариевых эмиттерах процесс доставки бария из объема к поверхности существенно облегчен и обеспечивается как за счет миграции по границам зерен и дефектам, так и по каналам пор (миграция и Кнудсеновский перенос).

2.8. Скорость образования свободного бария зависит также от величины внешнего электрического поля. При наложении внешнего электрического поля (Е~1×103÷5×104 B/см) в объеме ВЭК протекают процессы электротермодиффузионной диссоциации фазы Pd5Ba, приводящие, в конечном случае, к росту концентрации свободного бария на поверхности ВЭК, и тем самым обеспечивается более высокая скорость активирования АЭК.

В таблице 1 строка 4 (фиг.2) приведены данные по величине тока автоэлектронной эмиссии и длительности тренировки магнетронов с прессованными

палладий-бариевыми эмиттерами после активирования в электрическом поле Е~5·103 В/см, температуре Т~1250ºК в течение 60 мин.

(Т·t~4,5·106 К·сек). Как видно из таблицы, эти магнетроны по сравнению с другими, имеют преимущества как по току автоэлектронной эмиссии, так и по длительности тренировки в динамическом режиме.

Таким образом, на основании изложенного выше, предметом изобретения является:

1. Магнетрон с безнакальным запуском, аналогичный по конструкции с прототипом, отличающийся тем, что для повышения стабильности и воспроизводимости инициирования генерации, катод подвергается специальному активированию в интервале температуры Т~970-1370 К с соблюдением условия Т·t~1,0·106÷1,5·107 (К·сек). При этом на торцовой поверхности АЭК выращиваются нитевидные кристаллы палладия длиной ~50-100 нм и размерами в поперечном сечении ~5-20 нм, покрытые барием частично или полностью. Наличие нитевидных кристаллов на поверхности АЭК существенно повышает величину тока автоэлектронной эмиссии, и тем самым обеспечивается безотказность работы магнетрона.

2. Катодный узел магнетрона, показанный на фиг.6, состоит из чередующихся АЭК (5) и ВЭК (6), между которыми размещаются прессованные палладий-бариевые шайбы (7), изготовленные из смеси порошков эмиссионно-активного палладий-бариевого сплава с содержанием бария в количестве 11-25% (вес.) и палладия в количестве 75-89% (вес.) с открытой пористостью 2-27% и протяженностью ~0,1-1 мм, являющиеся активаторами АЭК. Во время активирования катода испарившиеся компоненты из шайбы, адсорбируясь на поверхности АЭК, обуславливают образование нитевидных кристаллов. Для повышения эффективности образования нитевидных кристаллов в состав материала шайбы вносятся добавки в виде порошков платины, вольфрама, тантала или рения в количестве 1-50% (вес.). В качестве ВЭК в такой конструкции катода используются, наряду с палладий-бариевыми эмиттерами, различные металлы и сплавы со стабильными вторично-эмиссионными свойствами и устойчивыми к воздействию ионной и обратной электронной бомбардировок, например, иридий, платина, осмий, интерметаллические соединения, платины с барием, иридия с лантаном, иридия с церием, осмия с лантаном и др.

Вкратце о механизме возбуждения генерации магнетрона.

При включении импульсного анодного напряжения суммарный автоэлектронный ток с остриев нитевидных кристаллов и рабочей кромки АЭК образует первоначальный электронный поток, который под воздействием скрещенного электрического и магнитного полей, бомбардирует поверхность ВЭК, «выбивая» вторичные электроны. В результате этого в пространстве взаимодействия магнетрона формируется электронная лавина, инициирующая генерацию магнетрона.

Пример 1.

Ток автоэлектронной эмиссии магнетрона с безнакальным запуском с катодным узлом, состоящим из чередующихся АЭК и прессованных палладий-бариевых эмиттеров с пористостью ~12%, после активирования при температуре Т~1270К в течение 90 мин (Т·t~6,9·106 К·сек.), составил ~30 мА. Магнетрон вводился в режим генерации без накала и тренировался до получения стабильных параметров в течение τ~4 час. После испытания на срок службы в течение 5000 час параметры прибора практически не изменились.

Пример 2.

Ток автоэлектронной эмиссии магнетрона с безнакальным запуском с катодным узлом, состоящим из чередующихся АЭК, прессованных палладий-бариевых шайб с пористостью ~10% и вторично-эмиссионных эмиттеров (прессованных палладий-бариевых втулок с пористостью ~5%) после активирования при температуре Т~1200К в течение 150 мин (Т~t~1,1·107 К·сек.), составил ~40 мА. Магнетрон вводился в режим генерации без накала и тренировался до получения стабильных параметров в течение τ~2 час. Срок службы такого магнетрона превысил 5000 час.

Примечание.

Следует отметить, что наряду с изложенными материалами, в процессе проведения работы получены следующие данные:

а) на торцовой поверхности АЭК, при использовании в качестве ВЭК прессованных платина-бариевых эмиттеров, образуются нитевидные кристаллы из тантала с платиной, частично или полностью покрытые барием;

б) при добавлении в состав прессованных палладий-бариевых эмиттеров порошков, например, вольфрама, тантала, рения и других тугоплавких металлов, процесс изменения структуры поверхности происходит значительно интенсивнее и при меньших температурах. На микрофотографии (фиг.7) показан фрагмент поверхности прессованного палладий-бариевого эмиттера с присадкой порошка вольфрама (~10 вес.%) после активирования в течение 60 мин при температуре Т~1170 К.

Как видно из сравнения микрофотографий (фиг.5; 7), характерные особенности этих образований схожи друг с другом, но структурные изменения протекают при меньшей температуре (разница в температуре составляет около 100 К.).

Источники информации

1. Копылов М.Ф., Бондаренко Б.В., Махов В.К, Назаров В.А. Магнетрон. Патент РФ №2007777, приоритет от 15.04.1992 г.

2. Пипко Ю.А., Семенов Л.А., Галактионова И.А., Еремеева Г.А., Есаулов Н.П., Ильин В.Н., Марголис Л.М. Магнетрон с безнакальным катодом. Патент РФ №2019877, приоритет от 17.04. 1991 г.

3. Ли И.П., Дюбуа Б.Ч, Каширина Н.В., Комиссарчик С.В., Лифанов Н.Д., Зыбин М.Н. Магнетрон с безнакальным катодом. Патент РФ №2380784, приоритет от 24.10.2008 г.

4. Н.В.Черепнин. Сорбционные явления в вакуумной технике. М. 1973 г. гл. 6.

Пояснения к иллюстрации.

1. Фигура 1. Схематическое изображение магнетрона с безнакальным запуском (прототип):

1 - анод; 2 - керн катода; 3 - подогреватель; 4 - экраны; 5 - автоэлектронные катоды; 6 - вторично-эмиссионные эмиттеры.

2. Фигура 2. (Таблица 1): данные по току автоэлектронной эмиссии и длительности тренировки в динамическом режиме магнетронов с безнакальным запуском с различными типами ВЭК.

3. Фигура 3. Микрофотографии фрагментов торцовой поверхности АЭК с нитевидными кристаллами палладия при разных увеличениях:

3-а: при увеличении М~1000 х (внутри снимка: ВЭК - вторично-эмиссионный катод; АЭК - автоэлектронный катод);

3-б: при увеличении М~30000 х;

3-е: при увеличении М~50000 х (внутри снимка: Н.К. - нитевидные кристаллы).

4. Фигура 4. Зависимость скорости испарения палладия с поверхности прессованного палладий-бариевого эмиттера от температуры;

5. Фигура 5. Микрофотография фрагмента поверхности прессованного палладий-бариевого эмиттера после активирования при температуре Т~1270 К в течение 60 мин (М~10000 х);

6. Фигура 6. Схематическое изображение патентуемого магнетрона: 1 - анод; 2 - керн катода; 3 - подогреватель; 4 - экраны; 5 - автоэлектронные катоды; 6 - вторично-эмиссионные эмиттеры; 7 - шайбы-активаторы АЭК;

7. Фигура 7. Микрофотография фрагмента поверхности прессованного палладий-бариевого эмиттера с присадкой порошка вольфрама в количестве ~10% вес. после активирования при температуре Т~1170 К в течение 60 мин (М~12000 х).

1. Магнетрон с безнакальным запуском, содержащий анод и коаксиально размещенный внутри него катод, содержащий не менее одного автоэлектронного катода (АЭК) и не менее одного вторично-эмиссионного катода (ВЭК), выполненного в виде прессованной пористой губки, сформированной из смеси порошков эмиссионно-активного палладий-бариевого сплава с содержанием бария 11-25 вес.% и 75-89 вес.% палладия с открытой пористостью 2-27%, отличающийся тем, что для повышения стабильности, воспроизводимости и устойчивости инициирования генерации магнетрона на торцовой поверхности АЭК выращивается управляемая структура, состоящая из направленных нитевидных кристаллов палладия, длиной ~10-100 нм и размерами в поперечном сечении ~5-20 нм, частично или полностью покрытых барием, путем специального активирования катода во время откачки магнетрона при напряженности электрического поля E~1·103-5·104 В/см в интервале температур Т=970-1370°К в течение времени t, причем оптимальная полнота заполнения поверхности АЭК нитевидными кристаллами достигается при выполнении соотношения T·t~1,0·106 - 1,5·107 °К·с.

2. Магнетрон по п.1, отличающийся тем, что для повышения срока службы магнетрона между АЭК и ВЭК размещается прессованная палладий-бариевая шайба пористостью 2-27% с содержанием бария 11-25%, предназначенная для активирования АЭК, а в качестве ВЭК, наряду с прессованным палладий - бариевым эмиттером с пористостью, меньшей, чем у шайбы, может быть использована втулка, изготовленная из материала со стабильными вторично-эмиссионными свойствами и устойчивым к воздействию ионной и обратной электронной бомбардировок, например из иридия, платины, осмия, интерметаллического соединения: платины с барием; иридия с лантаном; иридия с церием; осмия с лантаном или осмия с барием.

3. Магнетрон по п.2, отличающийся тем, что для повышения эффективности образования нитевидных кристаллов на поверхности АЭК в состав шайбы-активатора добавляется порошок платины, вольфрама, тантала или рения в количестве 1-50 вес.%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано при разработке генераторов мощных широкополосных электромагнитных импульсов в сантиметровом, миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн.

Изобретение относится к области техники СВЧ. .

Изобретение относится к электронной технике, в частности к конструкциям мощных широкополосных клистронов. .

Изобретение относится к области электронных приборов СВЧ, в частности к лампам бегущей волны (ЛБВ). .

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к электровакуумным СВЧ-приборам, предназначенным для получения СВЧ-мощности на двух кратных частотах, и может быть использовано, например, в радиолокации, радиопротиводействии и в других областях техники.

Изобретение относится к области электронных приборов СВЧ, в частности к лампам бегущей волны (ЛБВ). .

Изобретение относится к электровакуумным сверхвысокочастотным (СВЧ) приборам, в частности, к мощным импульсным СВЧ-генераторам типа релятивистских клистронов и виркаторов.

Изобретение относится к радиотехнике и электронике сверхвысоких частот, а именно к управляемым устройствам для генерации широкополосных хаотических СВЧ-колебаний среднего уровня мощности и может быть использовано в различных системах радиолокации, радиопротиводействия, системах связи на основе хаотических сигналов, установках промышленного применения, а также в устройствах медицинского назначения.

Изобретение относится к области релятивистской высокочастотной электроники и может быть использовано для генерации мощного СВЧ-излучения. .

Клистрон // 2404477
Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) технике, а именно к области генерации электромагнитного излучения, и может быть использовано при создании генераторов мощного СВЧ-излучения.

Изобретение относится к области техники СВЧ. Лампа бегущей волны (ЛБВ) дециметрового диапазона длин волн содержит электронную пушку, замедляющую систему типа «встречные штыри», состоящую из связанных между собой ячеек, диэлектрические герметизирующие перегородки, отделяющие замедляющую систему от СВЧ трактов, фокусирующую систему в виде цепочки постоянных магнитов и коллектор. Между пролетными трубками входного и выходного резонаторов замедляющей системы и внутренними проводниками коаксиальных трактов имеются емкостные зазоры, а входной и выходной резонаторы имеют диаметр больше диаметра замедляющей системы. Технический результат - снижение энергопотребления ЛБВ и увеличение рабочей полосы частот. 2 ил.

Изобретение относится к области техники СВЧ. Лампы бегущей волны, основанные на использовании принципа непрерывного длительного взаимодействия электронного потока с полем бегущей электромагнитной волны в нерезонансной колебательной системе, могут быть использованы в различной радиоэлектронной аппаратуре. Лампа бегущей волны содержит электронную пушку, замедляющую систему, состоящую из цепочки связанных резонаторов, с диэлектрическими герметизирующими перегородками, отделяющие замедляющую систему от СВЧ трактов, фокусирующую систему в виде электрических или постоянных магнитов и коллектор. Входной и выходной резонаторы замедляющей системы связаны с волноводными трактами через щели в торцевых стенках. Согласование с волноводными СВЧ трактами проводится за счет увеличения размеров щелей связи во входном и выходном резонаторах, изменением их диаметров и подбором угла α в волноводах между нижней кромкой щелей связи и противоположной стенкой волновода и производится расчетным или экспериментальным путем. Технический результат - упрощение согласования с волноводными СВЧ трактами. 3 ил.

Изобретение относится к области релятивистской высокочастотной электроники и может быть использовано для генерации мощного СВЧ-излучения. Релятивистский магнетрон содержит многорезонаторный анодный блок (1), коаксиальный с ним взрывоэмиссионный катод (3), внешнюю магнитную систему (4), излучающую антенну (6), расположенную во внешнем канале связи (5) на расстоянии nλ+λ/4 от одного из резонаторов (2), и разрядник (7), расположенный на расстоянии kλ/4 от оси антенны (6), где n - целое число; λ - длина волны в волноводе; k - нечетное число. Технический результат - увеличение мощности выходных СВЧ-импульсов, повышение стабильности характеристик генерируемых импульсов, уменьшение размеров системы. 2 ил.

Способ генерации широкополосного электромагнитного излучения СВЧ диапазона может быть использован в радиотехнической и электронной промышленности, в частности в технике генерации мощных широкополосных электромагнитных импульсов (ЭМИ) в сантиметровом, миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах. На электроды фотодиода подают импульс напряжения, фотокатод, имеющий форму фокусирующего зеркала для лазерного излучения, наклонно облучают импульсным лазерным излучением, в результате чего с катода эмитируются электроны, которые ускоряются в вакуумированном межэлектродном промежутке, используя анод, прозрачный для генерируемого электромагнитного излучения. Технический результат - повышение эффективности преобразования электростатической энергии в энергию ЭМИ. 4 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к электровакуумным СВЧ приборам, предназначенным для получения сверхбольших импульсных и средних мощностей, и может быть использовано в системах радиопротиводействия, системах функционального поражения, ускорителях заряженных частиц и других областях техники. Технический результат - повышение импульсной и средней выходной мощности и электропрочности, улучшение массогабаритных характеристик. Сверхмощный многолучевой СВЧ прибор клистронного содержит соленоид и расположенные в нем электронную пушку, резонаторную систему, коллектор, ввод и вывод СВЧ энергии, при этом электронная пушка прибора содержит несколько катодов, эмитирующая поверхность каждого из которых имеет форму боковой поверхности усеченного конуса, ось которого параллельна оси соленоида. Соленоид также окружает эмитирующие поверхности катодов и создает единое продольное однородное магнитное поле в области резонаторной системы и эмитирующих поверхностей катодов, резонаторная система содержит входной, выходной и промежуточные резонаторы, а также пролетные каналы, каждый для своего электронного луча, ввод СВЧ энергии выполнен в виде проводника, размещенного вдоль оси прибора в центре входного резонатора и электрически соединенного с коаксиальной линией СВЧ ввода, вывод СВЧ энергии выполнен в виде по крайней мере двух волноводных выводов, расположенных симметрично относительно оси прибора, при этом каждый из волноводных выводов электромагнитно связан через щель связи с выходным резонатором, а коллектор выполнен в виде совокупности индивидуальных коллекторов, каждый для своего электронного луча.1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Система импульсно-периодической зарядки (СИЗ) относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использована при разработке мощных импульсно-периодических ускорителей электронов и СВЧ-генераторов на их основе. Система импульсно-периодической зарядки содержит источник высокого напряжения, буферный емкостной накопитель, индуктивность, высоковольтный диод, разрядник с двумя неподвижными и вращающимся электродами и генератор высоковольтных импульсов. Между буферным емкостным накопителем и разрядником включено быстродействующее защитное реле, а разрядник содержит пространственно разнесенные неподвижные электроды и, как минимум, два пространственно разнесенных электрически связанных вращающихся электрода и оснащен датчиком положения вращающихся электродов и скользящим контактом, электрически связанным с одной стороны с вращающимися электродами, с другой - через токоограничивающий элемент с заземленным корпусом разрядника. Технический результат - увеличение средней мощности системы импульсно-периодической зарядки и повышение надежности ее работы. 2 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к электровакуумным СВЧ-приборам, предназначенным для получения сверхбольших импульсных и средних мощностей. Технический результат - повышение КПД и импульсной и средней выходной мощности. Сверхмощный СВЧ-прибор клистронного типа содержит соленоид и электронную пушку, содержащую несколько катодов, эмитирующая поверхность каждого из которых имеет форму боковой поверхности усеченного конуса, ось которого параллельна оси соленоида, резонаторную систему, коллектор, ввод и вывод СВЧ-энергии. Электронная пушка прибора содержит управляющий электрод, выполненный в виде совокупности единичных управляющих электродов, выполненных в виде полых усеченных конусов, каждый из которых окружает соответствующий ему катод, при этом внутренний диаметр в самой узкой части каждого единичного управляющего электрода больше диаметра самой широкой части эмитирующей поверхности соответствующего ему катода, ввод СВЧ-энергии выполнен в виде электрически соединенного с коаксиальной линией СВЧ-ввода проводника, размещенного вдоль оси прибора в центре входного резонатора, вывод СВЧ-энергии выполнен в виде по крайней мере двух волноводных выводов, расположенных симметрично относительно оси прибора, при этом каждый из волноводных выводов электромагнитно связан через щель связи с выходным резонатором. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) технике, может быть использовано при разработке мощных источников СВЧ излучения с высоким электронным КПД для целей радиолокации, навигации и передачи информации. В способе управления в процессе доускорения обеспечивают электронное управление фазой излучения посредством воздействия на электронный пучок профилированным в пространстве ускорения электрическим полем. Технический результат - увеличение плотности потока энергии в заданной точке пространства за счет обеспечения синфазности излучения в пространстве ускорения электрическим полем. 2 ил.

Изобретение относится к технике генерации электромагнитных импульсов (ЭМИ) и может быть использовано в импульсной радиолокации и при испытаниях радиоэлектронной аппаратуры на воздействие импульсных полей. В генераторе электромагнитных импульсов, который включает в себя плоский фотокатод и параллельно ему плоский сетчатый анод, подключенные к источнику напряжения, импульсный или импульсно-периодический источник света и конвертер, преобразовывающий излучение источника света, в сферически расходящуюся волну оптического, ультрафиолетового или рентгеновского излучения, новым является то, что устройство снабжено отражателем в виде несимметричной вырезки из параболоида вращения, при этом между отражателем и его фокусом размещены фотокатод и анод, а между отражателем и анодом установлен конвертер, центр излучения которого размещен на перпендикуляре к плоскости фотокатода, проведенном от фокуса отражателя, при этом расстояния от центра излучения конвертера до плоскости внешней стороны сетчатого анода и от фокуса отражателя до плоскости освещенной поверхности фотокатода одинаковы. Дополнительными отличиями является то, что плоский фотокатод и плоский сетчатый анод могут быть выполнены в форме либо прямоугольника, либо круга, либо овала, либо сектора. Конвертер может быть выполнен в виде параболического зеркала с металлическим или с диэлектрическим многослойным покрытием либо в виде точечной мишени сферической, конической или плоской формы. Отражатель может быть выполнен целиком из металла либо путем напыления металла на несущую конструкцию необходимой формы, изготовленную из стеклопластика, углепластика либо других композиционных материалов. Технический результат - улучшение направленности и увеличение интенсивности генерируемого электромагнитного излучения, что позволит расширить область его применения в радиолокации и технике испытаний на импульсные электромагнитные воздействия. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технике генерации электромагнитных импульсов (ЭМИ) и может быть использовано в импульсной радиолокации и при испытаниях радиоэлектронной аппаратуры на воздействие импульсных полей. Устройство включает в себя фотокатод и сетчатый анод, рабочие поверхности которых выполнены в виде поверхностей тел вращения и которые подключены к источнику напряжения, импульсный или импульсно-периодический источник света, конвертер, преобразовывающий излучение источника света в сферически расходящуюся волну оптического, ультрафиолетового или рентгеновского излучения, центр излучения которого совпадает с фокусом фотокатода. Сетчатый анод расположен эквидистантно фотокатоду, а рабочая поверхность фотокатода представляет собой несимметричную вырезку из параболоида вращения, деформированного путем сдвига его точек от вершины вдоль оси вращения и вдоль радиуса вращения к оси вращения. Дополнительными отличиями является то, что несимметричная вырезка может быть выполнена из параболоида вращения либо круговым или овальным цилиндром, либо прямоугольной призмой. А конвертер может быть выполнен в виде параболического зеркала с металлическим или с диэлектрическим многослойным покрытием либо виде плоской мишени сферической, конической или плоской формы. Технический результат - улучшение направленности и увеличение интенсивности генерируемого электромагнитного излучения, что позволяет расширить область его применения в радиолокации и технике испытаний на импульсные электромагнитные воздействия. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх