Магнетрон



Магнетрон
Магнетрон
Магнетрон
Магнетрон
Магнетрон

 


Владельцы патента RU 2572347:

Е2В ТЕКНОЛОДЖИЗ (Юкей) ЛИМИТЕД (GB)

Изобретение относится к магнетронам. Катод магнетрона, содержащего радиальное удлинение для размещения клемм 6, 7 катода, опирается на значительно более короткие опорные держатели 3, 4, поскольку данные держатели закреплены в концевой стенке 18 радиального удлинения, которая расположена ближе к катодному концу радиального удлинения, чем к другому концу. Это сдвигает любые вибрации в полосу более высоких частот, где их возникновение менее вероятно в том случае, если магнетрон быстро перемещается, как в линейном ускорителе, используемом для лучевой терапии. Технический результат - снижение вибраций. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Настоящее изобретение относится к магнетронам.

Магнетроны используют в системах линейных ускорителей для генерирования рентгеновского излучения, и одним из применений таких линейных ускорителей является генерирование рентгеновского излучения для лечения опухолей в лучевой терапии. Для того чтобы выдать оптимальную дозу излучения для опухоли, линейные ускорители закрепляют на гентри, которые вращаются вокруг пациента, иногда с высокой скоростью, пока выдается доза рентгеновского излучения. Это создает проблему, заключающуюся в том, что для достижения оптимальной эффективности катод должен удерживаться в точном положении в полом цилиндрическом аноде при высоком напряжении между анодом и катодом. Катод может опираться на пару электропроводных держателей, которые на своих концах закреплены в вакуумной оболочке.

Таким образом, ссылаясь на фиг.1 и 1а, которые представляют собой соответственно схематичный местный осевой разрез радиально выступающей части известного магнетрона и местный вид с торца части внутреннего пространства анода, в котором катод 1 удерживается в полом цилиндрическом аноде 2 посредством вольфрамовых опорных держателей 3, 4. Радиально выступающая часть вакуумной оболочки, обычно называемая боковой консолью и обозначенная в целом ссылочной позицией 5, является керамической и содержит на своей наружной поверхности катодные клеммы 6, 7, к которым прикладывают постоянное напряжение накала для катода, наложенное на высокое отрицательное напряжение, требующееся для работы магнетрона. Основной корпус 8 магнетрона выполнен из металла и содержит каналы 9, 10 для размещения опорных держателей 3, 4. Радиально выступающая часть включает в себя металлическое кольцо 11, которое приварено к основному корпусу 8 и припаяно тугоплавким припоем к металлической втулке 12, которая металлизирована на ее нижнем закругленном крае. Радиально выступающая часть закрыта стенкой 13, которая герметично соединена с цилиндрической втулкой 12. Опорные держатели 3, 4 образуют электрическое соединение с клеммами 6, 7, поскольку их концы закреплены в гнездах 14, 15, которые герметично удерживаются в стенке 13 и соединяются через клеммы 6, 7 с наружной стороной.

На свободных концах опорные держатели катода соединены с противоположными концами катода 1 посредством выводов 29, 30. Опорные держатели 3, 4 катода заканчиваются, не доходя до цилиндрического анодного пространства 2, обеспечивая пространство для вставки катода в осевом направлении во время изготовления (см. фиг.1а), и данные выводы подсоединяют только тогда, когда катод установлен в анодное пространство. Вывод 30 на одном конце может быть v-образным, причем верхняя часть соединена с опорным держателем 4 катода, а концы ножек соединены с катодом. Вывод 29 на другом конце может представлять собой проводник, согнутый в параллельные нити и соединенный с проводом накала, выходящего из другого конца катода через изолирующее кольцо (не показанное, но изображенное в публикации нашего патента США № 2009/0236991).

Предполагается, что опорные держатели 3, 4 поглощают механические вибрации, которые могут нарушать нормальную работу магнетрона.

Данное изобретение обеспечивает магнетрон, в котором вакуумная оболочка содержит часть, которая выступает радиально относительно оси катода, пару электропроводных опорных держателей для поддержки катода и находящихся в электрическом соединении с клеммами питания катода, причем свободные концы опорных держателей соединены с выводами, подсоединенными к катоду, и держатели закреплены в стенке, перекрывающей сечение радиально выступающей части, причем стенка расположена относительно продольного направления радиально выступающей части ближе к концу, который примыкает к катоду, чем к концу, который удален от катода.

Таким образом, уменьшение свободной длины опорных держателей посредством закрепления их в стенке, расположенной между концами радиально выступающей части, позволяет уменьшить или устранить нежелательные частоты вибрации.

Каждый опорный держатель может быть выполнен в виде двух элементов, соединенных вместе, причем один элемент, который может быть выполнен из вольфрама, или молибдена, или меди, или никеля, или их сплавов, закреплен в стенке и имеет больший диаметр, чем другой элемент, который может быть выполнен из вольфрама, или молибдена, или их сплавов, который соединен с катодом. При желании опорные держатели могут быть выполнены из более чем двух элементов.

Стенка может быть выполнена как одно целое с элементом радиально выступающей части, который удален от катода, и может быть соединена с элементом, примыкающим к катоду, посредством уплотнительного материала, для того чтобы обеспечить доступ к стенке для нанесения металлизации. Данные элементы могут быть выполнены из керамического материала.

Стенка может быть расположена относительно продольного направления радиально выступающей части на расстоянии, составляющем менее одной трети или менее одной четверти расстояния от конца, примыкающего к катоду, до конца, удаленного от катода.

Опорные держатели предпочтительно заканчиваются за пределами проекции цилиндрического анодного профиля, а выводы, которые могут представлять собой никелевые провода, приваривают или припаивают тугоплавким припоем, чтобы образовать соединение между катодом и опорными держателями катода во время сборки магнетрона.

Ниже в качестве примера будет подробно описан один способ осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 представляет собой схематичный местный осевой разрез радиально выступающей части известного магнетрона;

Фиг.1а представляет собой местный вид с торца магнетрона в соответствии с фиг.1, если смотреть вдоль линий 1а-1а, показанных на фиг.1;

Фиг.2 представляет собой осевой разрез радиально выступающей части магнетрона в соответствии с изобретением;

Фиг.3 представляет собой осевой разрез керамического элемента радиально выступающей части, показанной на фиг.2; и

Фиг.4 представляет собой вид с торца снизу керамического элемента, показанного на фиг.3.

На всех чертежах одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы.

Магнетрон настоящего изобретения отличается от известного магнетрона, показанного на фиг.1, конструкцией, выполненной в виде боковой консоли радиально выступающей части 5 вакуумной оболочки, а точнее, способом закрепления опорных держателей катода.

Как показано на фиг.2, радиально выступающая часть содержит два трубчатых керамических элемента 16, 17, причем последний содержит глухую нижнюю концевую стенку 18. Трубчатый керамический элемент 16 подвергают металлизации на его нижнем изогнутом крае и припаивают тугоплавким припоем к металлическому кольцу 11, которое также приваривают к основному корпусу магнетрона, который выполнен так же, как показано на фиг.1, и поэтому на фиг.2 не изображен. Катод и катодные выводы 29, 30 такие же, как показаны на фиг.1.

В отличие от известного магнетрона, показанного на фиг.1, свободная длина опорных держателей катода, обозначенных в целом ссылочными позициями 3, 4, значительно короче, и держатели герметично закреплены в отверстиях в нижней концевой стенке 18, которая расположена ближе к катодному концу бокового консольного выступа, чем другому концу бокового консольного выступа. Кроме того, каждый опорный держатель 3, 4 выполнен в виде двух соединенных вместе элементов, причем один элемент 19, 20 закреплен в стенке 18 и имеет больший диаметр, чем другой элемент 27, 28, который соединен с катодными выводами 29, 30.

Элементы 19, 20 опорных держателей содержат выполненные как одно целое удлинения 19а, 20а, и к концам данных удлинений прикреплены клеммы 6, 7 питания катода. Данные клеммы и выполненные как одно целое удлинения защищены трубчатым элементом 17, который также является барьером для высокого напряжения между анодным корпусом и клеммами 6, 7. При желании, свободное пространство внутри трубчатого элемента 17 может быть заполнено резиновым материалом, для того чтобы предотвратить возникновение в данном пространстве коронного разряда.

Для предотвращения утечки ВЧ через радиально выступающую часть предусмотрены ВЧ дроссели. В частности, металлическое кольцо 11 содержит четвертьволновый дроссель 21 для предотвращения утечки ВЧ вокруг периферии отверстия в радиально выступающую часть, а элементы 19, 20 опорных держателей катода окружены полыми втулками 22, 23, также четвертьволновыми по длине для предотвращения утечки ВЧ вдоль опорных держателей 3, 4 катода. ВЧ дроссели 21, 22, 23 перекрывают друг друга.

ВЧ дроссели 22, 23 содержат развальцованные участки 22а, 23а.

Для обеспечения целостности вакуумного уплотнения в стенке 18, элементы 19, 20 опорных держателей катода припаяны тугоплавким припоем к более узким по диаметру участкам полых втулок 22, 23, которые в свою очередь припаяны тугоплавким припоем своими верхними концами к нижней стороне стенки 18, при этом сопрягающиеся поверхности металлизированы. Кроме того, развальцованные участки 22а, 23а выполнены с возможностью перекрытия металлизированных колец (24, 25 на фиг.4), для того чтобы уменьшить напряженность электрического поля на участке металлизации, когда через электропроводные элементы 19 и 20 подают импульсы с высоким отрицательным напряжением. На участке между этими двумя компонентами развальцованные участки 22а и 23а обрезаны, для того чтобы они не вызывали короткого замыкания.

Такая операция металлизации может быть неудобной для осуществления в ограниченном пространстве под стенкой 18. Поэтому трубчатый керамический элемент 17 может быть соединен со стенкой либо во время, либо после осуществления операций металлизации. Для вакуум-плотного соединения указанных элементов может быть использован слой стеклянного порошка 26.

Для того чтобы уменьшить свободную длину опорных держателей катода, стенка 18 расположена, по меньшей мере, на полпути вдоль боковой консоли от верхнего конца до нижнего конца, если смотреть на фиг.2.

Свободная длина держателей 3 и 4 значительно короче, чем в известном магнетроне, показанном на фиг.1, поэтому опорные держатели резонируют на других частотах, отличающихся от частот, на которых резонируют опорные держатели катода в известном магнетроне. Предполагается, что частота резонанса увеличивается, причем если в известном магнетроне опорный держатель резонирует на частоте примерно 50 Гц, то в магнетроне в соответствии с изобретением частота резонанса становится выше 100 Гц.

На частоту резонанса опорных держателей катода влияют различные факторы. Так, частота резонанса зависит от жесткости держателей, в связи с чем необходимо отметить, что диаметр элементов 19, 20 опорных держателей больше диаметра элементов 27, 28, которые соединены с катодом. Кроме того, выбор для элементов 19, 20 материалов с большим поперечным сечением также обеспечивает преимущество, заключающееся в увеличении теплоотдачи за счет отведения тепла из катода и его смежных элементов. Это может быть предпочтительно, если магнетрон работает близко к своему верхнему пределу для средней выходной мощности.

Пригодными материалами для элементов 27, 28 опорных держателей являются вольфрам, молибден или другие тугоплавкие металлы или сплавы. Пригодные материалы для элементов 19, 20 включают вольфрам, молибден и их сплавы, медь, никель и другие сплавы никеля.

В описанном варианте осуществления могут быть выполнены изменения без отхода от объема изобретения. Так, например, стенка 18 может быть выполнена в виде основания с очень глубокой чаши, прикрепленной к верхнему концу втулки 17, то есть наподобие стенки 13 в соответствии с конструкцией известного уровня техники, показанной на фиг.1, но с такой глубиной, чтобы стенка 18 находилась в таком же положении относительно продольного направления боковой консоли. Как вариант, в конструкции, показанной на фиг.2, трубчатый элемент 16 может быть выполнен как одно целое с трубчатым элементом и стенкой 18. Трубчатый элемент 17 может быть короче по длине, чем показанный.

Данное изобретение особенно подходит для магнетронов с пиковыми выходными мощностями от 2 МВт. Обычный диапазон рабочих частот находится в пределах от 2850 МГц до 3010 МГц, при этом данная конструкция особенно подходит для использования в диапазоне от 2993 МГц до 3002 МГц.

1. Магнетрон, в котором вакуумная оболочка включает в себя часть, которая радиально выступает относительно оси катода, пару электропроводящих опорных держателей для поддержки катода и находящихся в электрическом соединении с клеммами питания катода, причем свободные концы держателей соединены с выводами, соединенными с катодом, и держатели закреплены в стенке, перекрывающей сечение упомянутой радиально выступающей части, причем эта стенка расположена относительно продольного направления упомянутой радиально выступающей части ближе к концу, который примыкает к катоду, чем к концу, который удален от катода.

2. Магнетрон по п. 1, в котором каждый опорный держатель выполнен из двух соединенных вместе элементов, причем один элемент закреплен в стенке и имеет больший диаметр, чем другой элемент, который соединен с катодом.

3. Магнетрон по п. 2, в котором элементы, закрепленные в стенке, выполнены из вольфрама, или молибдена, или меди, или никеля, или их сплавов.

4. Магнетрон по п. 2 или 3, в котором элементы, соединенные с катодными выводами, выполнены из вольфрама, или молибдена, или их сплавов.

5. Магнетрон по п. 1, в котором стенка выполнена как одно целое с элементом радиально выступающей части, который удален от катода.

6. Магнетрон по п. 5, в котором элемент радиально выступающей части, который примыкает к катоду, соединен с элементом, удаленным от катода, посредством уплотнительного материала.

7. Магнетрон по п. 5, в котором стенка имеет отверстия для приема опорных держателей, и посредством припаивания тугоплавким припоем к металлизации, нанесенной на стенку, образовано вакуум-плотное соединение.

8. Магнетрон по п. 7, включающий в себя развальцованные втулки, окружающие опорные держатели, для уменьшения напряженности электрического поля около металлизации.

9. Магнетрон по п. 8, в котором развальцованные втулки выполнены как одно целое с втулками, окружающими опорные держатели, образуя четвертьволновые РЧ дроссели.

10. Магнетрон по п. 1, в котором радиально выступающая часть вакуумной оболочки выполнена из керамического материала.

11. Магнетрон по п. 1, в котором опорные держатели заканчиваются за пределами профиля внутренней части анода, при этом катодные выводы подсоединяют во время сборки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике генерации электромагнитных импульсов (ЭМИ) и может быть использовано в импульсной радиолокации и при испытаниях радиоэлектронной аппаратуры на воздействие импульсных полей.

Изобретение относится к технике генерации электромагнитных импульсов (ЭМИ) и может быть использовано в импульсной радиолокации и при испытаниях радиоэлектронной аппаратуры на воздействие импульсных полей.

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.

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к электровакуумным СВЧ-приборам, предназначенным для получения сверхбольших импульсных и средних мощностей.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к области плазменной релятивистской СВЧ-электроники и может найти применение при создании источников широкополосного электромагнитного СВЧ-излучения, используемого в импульсной СВЧ-энергетике, радиофизических исследованиях, экспериментальной физике, в технологических процессах обработки материалов. Способ основан на инжекции импульсного трубчатого релятивистского электронного пучка в трубчатую плазму, замагниченную в генераторной секции, в которой обеспечивают черенковское усиление медленной плазменной волны от уровня шумов электронного пучка до уровня насыщения, при этом длительность Т импульса тока электронного пучка задают в соответствии с условием: Т<L/u+L/V, где: L - длина генераторной секции, u - скорость электронов в пучке, V - групповая скорость отраженной плазменной волны. Технический результат - обеспечение возбуждения колебаний плазменной волны на всех частотах внутри интервала, определяемого диапазоном изменения концентрации плазмы. 6 ил.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к электровакуумным приборам клистронного типа, содержащим один двухзазорный резонатор, и предназначено для генерации большой мощности СВЧ. Первый зазор резонатора имеет протяженное пространство взаимодействия (ППВ) электронов с СВЧ полем, длина которого выбирается из условий получения отрицательной активной электронной проводимости и оптимального группирования электронов. В приборе используется ППВ с неравномерным электрическим полем и большие амплитуды СВЧ напряжений в пределах (2,6-2,8)U0. Технический результат - увеличение КПД на 20-25% по сравнению с двух- и однорезонаторными с двумя зазорами клистронными генераторами. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а конкретно к способу электропитания многолучевых клистронов горизонтального исполнения. Соединительный модуль содержит разделительный трансформатор коаксиального типа с незамкнутым магнитопроводом, на первичную обмотку (1) которого снаружи и со стороны крепления ее к корпусу СМ (3) установлены медные магнитные экраны (10), вторичную обмотку (2), закрепленную на высоковольтный разъем (4), который в свою очередь установлен на заднюю стенку корпуса СМ, трансформатор тока (5), высоковольтный делитель напряжения (7), верхнее плечо которого выполнено в виде конструктивной емкости, водяную систему охлаждения (6), расположенную в расширительном объеме корпуса СМ, блок датчиков контроля (8) и узел наполнения и слива масла (9). Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик и упрощение конструкции соединительного модуля. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 11 ил.

Изобретение относится к области электронный СВЧ техники. Электронный СВЧ прибор большой мощности пролетного типа, использующий магнитную систему для формирования и транспортировки электронного пучка, содержит вакуумный корпус, выполненный из материала с низкой электропроводностью. Снаружи вакуумного корпуса коаксиально расположен дополнительный соленоид, запитываемый переменным периодическим током. Прибор снабжен коллектором из металла или сплава с высокой электро- и теплопроводностью в виде электрически изолированной от вакуумного корпуса незамкнутой однозаходной или многозаходной спирали. Технический результат - снижение максимальной рабочей температуры поверхности коллектора электронного СВЧ прибора и повышение долговечности СВЧ прибора при заданной мощности СВЧ излучения. 6 з.п.ф-лы, 3 ил .

Изобретение относится к технологии производства электровакуумных приборов, а именно к изготовлению высокочастотного пакета замедляющих систем спирального типа для ламп бегущей волны. В способе изготовления высокочастотного пакета замедляющей системы соединение между спиралью с металлическим покрытием и опорными керамическими стержнями происходит в твердой фазе и осуществляется за счет давления на спираль и керамические стержни, которое создается за счет разницы коэффициентов термического расширения колец оправки и стержней из нержавеющей стали при нагреве узла в вакууме, при этом температура нагрева должна быть ниже температуры плавления металлического покрытия спирали. Технический результат - повышение надежности соединения спирали с опорными стержнями без образования галтелей и их травления, что позволяет обеспечить эффективный теплоотвод от спирали за счет улучшения теплового контакта спираль - опорные стержни.1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в электровакуумных приборах, в частности в магнетронах непрерывного или импульсного действия, работающих в широком диапазоне длин волн. Технический результат - повышение стабильности и воспроизводимости электрических параметров магнетрона за счет использования в нем прессованного оксидно-никелевого катода, обладающего высокой равномерностью плотности тока эмиссии и устойчивостью к деградирующему воздействию ионной и электронной бомбардировок. В магнетроне, содержащем анод и концентрически размещенный внутри него оксидно-никелевый катод, изготовленный путем совместного прессования смеси порошков никеля и эмиссионно-активного вещества, спекания прессовки в среде осушенного водорода при температуре 1000÷1200°С в течение 15-30 мин, в качестве эмиссионно-активного вещества используются агломераты никеля со слоем тройного карбоната, представляющие собой частицы никелевого порошка, равномерно покрытые слоем тройного карбоната бария-кальция-стронция толщиной до 20 мкм. Составляющие исходную рабочую смесь для прессования катода порошки никеля и указанных агломератов никеля со слоем тройного карбоната имеют одинаковый гранулометрический состав. Эмиссионные, тепловые и механические свойства катода могут управляться варьированием зернового состава формообразующего металла и эмиссионно-активного вещества, а также регулированием концентрации этих компонентов в рабочей смеси. Существенно снижена трудоемкость изготовления катода, исключены операции, связанные с применением токсичных, химически активных и взрывоопасных соединений. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх