Магнетрон

 

Г

6949И о и и d-к-н -и е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.11.77 (21) 2545771/18-25 с присоединением заявки № (51) М. Кл.2

Н 01J 25/50

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.10.79. Бюллетень № 40 по делам изобретений (53) УДК 621.385.6 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 30.10.79 (72) Авторы изобретения А. Н. Диденко, В. И. Зеленцов, А. С. Сулакшин, Г. П. фоменко и Ю. Г. Штейн (71) Заявитель

Научно-исследовательский институт ядерной физики при

Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени политехническом институте им. С. М. Кирова (54) МАГНЕТРОН

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано для генерации сверхмощных СВЧ-импульсов нано- и микросекундной длительностей.

Известно, что в магнетронах, если не приняты специальные меры, часть тока уходит из пространства взаимодействия в аксиальном направлении (до 50% и более), что снижает электронный КПД устройства и может привести к срыву генерации.

Имеется целый ряд устройств, в которых для предотвращения этого эффекта применяются концевые экраны различных конструкций, представляющие собой короткие учас ки увеличенного диаметра по обоим краям катода. Концевые экраны всегда находятся под тем ке потенциалом, что и катод, и предотвращают утечку электронов из пространства взаимодействия за счет искажения эквипотенциальных поверхностей электрического поля вблизи краев анодного блока. Однако даже при использовании термоэмиссионных катодов концевые экраны могут эмиттировать электроны как первичные (за счет высокой температуры самих электронов и накопления на них активного вещества с катода), так и вторичные (за счет бомбардировки экранов электронами, продольно движущимися в пространстве взаимодействия) .

В магнетронах, позволяющих генерировать сверхмощные СВЧ-импульсы на осно,> ве использования сильноточных релятивистских электронных пучков, применяются холодные катоды, работающие в режиме авто- или взрывной эмиссии. Чагнетрон при этом содержит катод, окруженный

10 многорезонаторным анодным блоком, которые соединены с электродами линии Блюмляйна. Однако в данном магнетроне мер по предотвращению утечки электронов из пространства взаимодействия принято не

Гб было. Применение же концевых экранов при использовании холодных катодов приведет к резкому возрастанию утечки электронов с последних за счет автоэмиссии.

Этот эффект особенно существенен при ра20 боте катода в режиме взрывной эмиссии.

Известен магнетрон, содержащий катод, окруженный многорезонаторным анодным блоком, которые соединены с электродами, подводящими напряжение, в котором для

25 предотвращения утечки электронов из пространства взаимодействия в торцовые полости магнетрона, ограниченные полюсными наконечниками или крышками прибора, помещены металлические кольца, изолиро30 ванные от анодной системы и катода. ЭлекФормула изобретения

Составитель С. Шитов

Корректор Л. Орлова

Редактор А. Купрякова

Тскред H. Строганова

Заказ 2216j14 Изд. ¹ 614 Тираж 923 Подписное

11ПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и откр1ятп .

113035, Москва, OK-35, Раушская паб., д. 4, 5

Типография, нр Саг!унова 2 троны с катода, попадающие на этп кольца, накапливают на них электростатический заряд, который после достижения о11ределепной величины начинает препятствовать утечке электронов из пространства взаимодействия. Однако при использовании в магнетроне релятивистского сильпотсчного электронного пучка невозможно обеспечить изоляцию подобного устройства из-за большой величины тока и высокой напряженности электрического поля в зазоре анод — катод.

Целью изобретения является ограничение тока, уходящего из пространства взаимодействия, и за счет этого увеличение

КГ1Д генерируемой мощности и повышение стабильности колебаний магнетрона.

Цель достигается тем, что в магнетрон введена дополнительно диэлектрическая труба, состыкованная аксиально с анодным блоком со стороны, противоположной подводящим электродам, причем ее длина равна или превышает длину волны генерируемых колебаний, Устройство, схематично изображенное на чертеже, содержит вакуумплотную заглушку 1, диэлектрическую трубу 2, анодный блок 3, катод 4, подводящие электроды 5.

Катод 4 соединен с центральным электродом 5 линии Блюмляйна или непосредственно с генератором импульсного напряжения (при микросекундной длительности импульса напряжения). Анодный блок 3 соединен с внешним электродом линии

Блюмляйна и заземлен. К нему прикреплена диэлектрическая труба 2, закрытая вакуумплотной заглушкой.

Импульсное магнитное поле, создаваемое, например, катушками, образующими пару Гельмгольца, направлено вдоль оси

»рибора. Импульс напряжения приложен между катодом 4 и анодным блоком 3 и создаст электрическое поле, перпендпку5 лярное к на»рывле1»»о мап1ит 1ого поля.

Вывод ОВЧ-энергии производится от одного из резонаторов, например, с помощью волновода.

На входе в диэлектрическую трубу 2 из10 меняются граничные условия и распределение собственного электромагнитного поля пу1ка, что ведет к его торможению на длине, где с — скорость света, озь — плазсО1

15 менная частота.

Таким образом, электроны запираются в пространстве взаимодействия, что ведет к увеличению электронного КПД на — 20% генерируемой мощности и повышению ста20 бильности колебаний мыгнстрона.

25 Магнетрон, содержащий катод, окруженный многорезонаторным анодным блоком, которые соединены с электродами, подводящими напряжение, отличающийся тем, что, с целью ограничения тока, уходя30 щего из пространства взаимодействия, дополнительно введена диэлектрическая труба, состыкованная ыксиально с анодным блоком со стороны, противоположной подводящим электродам, выполненная в соот35 встствип со следующим соотношением:

l;i ) p, где 1д — длина диэлектрической трубы, г.„— длина волны генерируемых колебаний.