CN1062976C - 电子束管 - Google Patents

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Abstract

一种线性电子束管，例如感应输出四极管(IOT)，其输入谐振腔6由内体部分12和外体部分13以及将这两部分连接起来的陶瓷圆柱体14构成。输入谐振腔6围绕着电枪1，并通过内体部分的部分20和21与阴极2栅极3电连接。金属化层18、19、23和24与夹在其间的陶瓷圆柱体14一起形成了射频扼流器。这种结构使装置的高压部分与低压的外体部分绝缘开来，同时减少了谐振腔6中射频能量的泄漏。

Description

电子束管
本发明涉及一种电子束管，更具体地说，涉及这种电子束管加有高频电能的输入谐振腔。
本发明特别适用于感应输出四极管装置(以下称为IOT)，例如那些商名为Klystrode(Varian联合分司的注册商标)的IOT。
IOT装置有一个电子枪和一个输入谐振腔，前者设计得使其产生线性电子束，后者加有待放大的射频信号，以便在电子枪的栅极上对电子束进行调制。射频信号与电子束之间相互作用的结果使高频信号得到放大，再从输出谐振腔提取。
这种四极管在工作过程中，电子枪的各电极必须在几十千伏级的相当高的电压下工作，这可能会出问题，特别是由于输入谐振腔可能成为IOT的外面部分，因而在装置正常使用期间必须加以维护。本发明的目的是要提供一种改进的IOT输入谐振腔的方案，而且还适用于其它类型的具有输入谐振腔的线性电子束装置。
本发明提供的线性电子束管包括：
一个输入谐振腔，为围绕一纵轴线基本上呈圆柱形的空腔，设计成在使用时接收待放大的高频信号；
一个电子枪，设计成在基本上为纵向的方向上产生电子束；和
一个输出谐振腔，从该谐振腔提取经放大的高频信号；其中：
所述输入谐振腔基本上围绕着电子枪，其内体部分与电子枪部分电连接，外体部分与内体部分电绝缘，内体部分带有比外体部分更高的电压；且
内体部分和外体部分都有轴向延伸的金属部分，基本上在轴向共同延伸，其金属部分之间设有陶瓷材料。
这里“高压”一词是指几十千伏级的电压。
采用本发明就可以将线性电子束管工作电压相当高的各部分安放在四极管正常工作期间不容易触及的地方。此外，内体部分和外体部分的金属部分以及安置在两金属部分之间的陶瓷材料的配置，起了射频扼流圈的作用。同时，将内外体这两个部分隔离开来，使它们之间达到所要求的电绝缘，同时使输入谐振腔的射频漏泄少，从而提高了工作效率。
本发明用陶瓷材料作为射频扼流器的一部分，带来了一系列重要的好处。陶瓷材料在1000℃或以上非常高的温度下也能保持原状，而且在此高温下仍能保持刚性。陶瓷材料易于加工或成形为所要求的形状。在一个特别好的实施例中，这个形状基本上为圆柱形，配置得基本上与管的纵轴线共轴。陶瓷在工作过程中遇到的整个温度范围内具有良好的隔离电压的作用。陶瓷材料的表面还可以固定各金属部分。较好的是这些部分由陶瓷表面经金属化处理的部分构成。但在某些实施例中，这些部分可制成分立元件然后固定到陶瓷表面上。由于陶瓷表面可以金属化，因而各金属部分可以彼此精确就位。此外，在维修过程中出于任何原因需卸除或更换陶瓷管时，陶瓷管表面的金属化使卸除或更换工作变得较容易进行。
采用陶瓷材料而提供的结构上的完整性，使电子束管在经过热的周期性变化后扼流器不会显著变形，从整体来说，使电子束管具有较长的使用寿命。
由于陶瓷在电子束管工作期间即使在较高的温度下也能保持原形，因而不需要金属部分自身维持其形状。这就可以采用金属化层不用分立的金属元件来构成扼流器，从而具有如上所述的使扼流器在尺寸加工上达到高精度的优点。在本发明特别好的实施例中，陶瓷材料沿轴向延伸到扼流器外，从而可作为例如屏蔽件以防止电子束管中电位不同的各部件之间产生电弧。
在本发明的一个较佳实施例中，以一种不同类型的电绝缘材料覆盖至少某些陶瓷材料。该绝缘材料可以是例如硅橡胶。可使其包在至少某些金属部分上，以起到额外的屏蔽作用。该材料由陶瓷材料固定住位置。
射频扼流器的各金属部分基本上同方向延伸，因而彼此大致平行。其特别的优点在于减小了电气上引起的应力，从而即使在高压下也能减少内体和外体之间产生电压击穿的倾向。
各金属部分最好大致呈圆柱形，这是线性电子束管通常要求的对称形状，因为这种形状给出的电气性能良好，而且机械结构牢固。
各内体和外体部分最好包括两个金属部分，它们从输入谐振腔向外沿轴向延伸，这样就构成了两对共同延伸的金属部分。这种布局最大限度地减小了内体部分与外体部分之间区域的射频损失。虽然输入谐振腔也可以只包括一对这样的金属部分，但这可能会在谐振腔的其它部分之间造成射频漏泄路径。
内体部分最好由两个在电气上彼此分开的部分组成。这样做同样便于制造和装配，而且还有这样的优点，即可以通过内体部分将不同的电压加到电子枪的不同部分上，在本发明的一个较佳实施例中，内体部分与电子枪阴极和栅极电连接。由两个部分组成时，一个部分可以具体与阴极电连接，而另一部分与栅极电连接。
装置中采用两对射频扼流器时，陶瓷材料可制成例如两个分立的环，一个环安置在一对金属部分之间，另一个环设在另一对金属部分之间。或者最好将电绝缘材料制成延伸在两对金属部分之间的单一构件共好处在于内体和外体部分实际上可用陶瓷材料连接在一起。
最好是令外体部分处于地电位。
现在参照附图举例说明本发明的一些实施例。附图中：
图1是本发明IOT的示意剖视图，为简明起见，没有画出某些部件；
图2示意示出了本发明另一IOT的一部分。
参看图1。IOT的电子枪1有一个阴极2和栅极3，配置得使其沿装置的纵轴线X-X产生电子束。IOT具有漂移管4和5，电子束通过漂移管，然后由集电极(图中未示出)收集。圆柱形输入谐振腔6共轴线配置在电子枪1周围，待放大的射频信号加到输入谐振腔的输入耦合件7上。输出谐振腔8围绕着漂移管4和5，经放大的射频信号通过输出谐振腔的耦合环9提取，并耦合到二次输出谐振腔10和输出耦合件11上。
这种装置在工作的过程中，阴极2和栅极3保持在30千伏左右电位，其中栅极3保持在比阴极电位低大约100伏的直流偏压上。加到7上的输入高频信号使阴极2和栅极3之间产生数百伏的射频电压。
输入谐振腔6由内体部分12和和外体部分13以及其间的陶瓷圆柱体14构成，圆柱体14在其整个长度上的壁厚基本上一致，内体部分12与外体部分13借助插在其间的陶瓷材料14彼此电绝缘。外体部分13基本保持在地电位，从而便于安全操纵装置，内体部分12则保持在高得多的电压上。
外体部分包括两个环形板15和16，两环形板彼此平行配置，横切纵轴线X-X，并连有一外部圆柱部分17。内体部分12由两部分组成，第一部分20与阴极2既机械连接又电气连接，第二部分21则与栅极3成机械连接和电气连接。在所示的实施例中，陶瓷圆柱体22安置在第一部分20与第二部分21之间，在机械上进一步支撑整个装置。
陶瓷圆柱体14不仅在内体部分12与外体部分13之间形成电绝缘，而且成为射频扼流器装置的一部分，实质上避免了高频能量从谐振腔6泄漏。外体部分13的板15毗邻处在陶瓷圆柱体14外表面沿圆周方向延伸的金属化层18配置。内体部分12的部分20毗邻圆柱体14的内表面配置，而且与圆柱体14内沿圆周方向延伸的金属化层19接触。金属化层18和19连同夹心部分陶瓷圆柱体14一起形成一个射频扼流器。同样，外体部分13的环形板16与金属化层23接触，部分21与金属化层24接触，形成第二个射频扼流器。陶瓷外表面上的金属化层在纵轴方向上的长度比圆柱体14内表面上相应的金属化层的长度可以长些也可以短些。
在本发明的其它一些实施例中，一个或多个金属化层可以用毗邻陶瓷圆柱体14设置的单独形成的金属圆柱体代替。
电源引线26通过部分20上的一个孔眼走线，以提供栅极3适当的偏压，引线26接到部分21上。
图2示出了类似图1的另一种IOT的一部分。在此实施例中采用了与图1实施例类似的单个陶瓷圆柱体27，同样在这些表面上进行了金属化，形成两个射频扼流器。在陶瓷圆柱体27的一端设置了一层硅橡胶28，将圆柱体的该端及其内外表面以及金属化层的部分覆盖住。硅橡胶28的内表面沿圆周方向开有许多沟槽29，以提高隔离电压的能力。

Claims (19)

1．一种线性电子束管，包括：
一个输入谐振腔(6)，围绕纵轴线基本上呈圆柱形，用以接收待放大的高频信号；
一个电子枪(1)，用以在一真空套(22)内基本上沿纵向产生电子束；
一个输出谐振腔(8)，经放大的高频信号从该输出谐振腔提取；其中
输入谐振腔(6)基本上围绕电子枪(1)配置，且包括一个内体部分(12)和一个外体部分(13)，内体部分与电子枪(1)部分电连接，外体部分与内体部分(12)电绝缘，内体部分(12)保持在比外体部分(13)高得多的电压上，其特征在于：
内体部分和外体部分(12，13)各有一个轴向延伸的第一金属部分(18，19)和一个轴向延伸的第二金属部分(23，24)，第一金属部分(18，19)在轴向上与位于它们之间的陶瓷材料(14)基本上共轴延伸，起第一扼流器作用，第二金属部分(23，24)在轴向上与位于它们之间的陶瓷材料(14)基本上共轴延伸，起第二扼流器作用，并且第一和第二扼流器位于所述真空套外面。
2．如权利要求1所述的电子束管，其特征在于，所述金属部分(18，19，23，24)基本上呈圆柱形。
3．如权利要求1所述的电子束管，其特征在于，至少其中一个金属部分为所述陶瓷材料(14)上的一金属化层(18，19，23，24)。
4．如权利要求1、2或3所述的电子束管，其特征在于，所述内体部分和外体部分(12，13)各有从输入谐振腔沿轴向向外延伸的第一和第二金属部分(18，19，23，24)。
5．如权利要求4所述的电子束管，其特征在于，所述陶瓷材料(14)呈单个构件的形式在两对金属部分之间延伸。
6．如权利要求1、2或3所述的电子束管，其特征在于，所述陶瓷材料(14)为共轴围绕纵轴线配置的圆柱体。
7．如权利要求6所述的电子束管，其特征在于，所述圆柱体在其整个长度上的壁厚基本上一致。
8．如权利要求1、2或3所述的电子束管，其特征在于，所述陶瓷材料(14)的轴向长度比金属部分长。
9．如权利要求1、2或3所述的电子束管，其特征在于，所述陶瓷材料(14)至少有一部分被不同的电绝缘材料覆盖。
10．如权利要求9所述的电子束管，其特征在于，所述不同的电绝缘材料为硅橡胶。
11．如权利要求9所述的电子束管，其特征在于，所述电绝缘材料覆盖一个或多个金属部分的至少一部分。
12．如权利要求9所述的电子束管，其特征在于，所述电绝缘材料处在电子枪(1)的阴极和阳极之间的区域。
13．如权利要求9所述的电子束管，其特征在于，所述陶瓷材料(14)基本上呈圆柱形，且所述电绝缘材料覆盖该圆柱体的内外表面和一个端部表面。
14．如权利要求9所述的电子束管，其特征在于，所述电绝缘材料呈波纹形。
15．如权利要求1、2或3所述的电子束，其特征在于，所述内体部分(12)由两个彼此电隔离的部分组成。
16．如权利要求1、2或3所述的电子束管，其特征在于，所述内体部分(12)与电子枪(1)的阴极和栅极电连接。
17．如权利要求1、2或3所述的电子束管，其特征在于，所述内体部分和外体部分(12，13)实际上由所述陶瓷材料(14)接合在一起。
18．如权利要求1、2或3所述的电子束管，其特征在于，所述外体部分(13)处在地电位。
19．如权利要求1、2或3所述的电子束管，其特征在于，其电气引线通过所述内体部分(12)的一部分延伸到电子枪(1)的一个电极上。
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