CN1098817A - 电子束管 - Google Patents

Abstract

一种电子束管，例如IOT(电感输出四极管)，有 一个围绕着电子枪1的输入谐振腔6。谐振腔6的 各横壁之间配置有一个圆柱形的绝缘构件15，绝缘 构件15的周边开有许多孔眼17。冷却流体(例如空 气)经输入口24引入谐振腔6中以冷却腔内部和真 空外壳18的外表面。此外还从纵向令空气流经谐 振腔6的外表面，使空气可以通过各弹性触指21形 成的孔眼17流入谐振腔6中。如此进行的冷却减 小了装置中的热应力，从而提高了机械方面的完整 性。

Description

本发明涉及电子束管，更具体地说涉及那些电子枪用注入了高频能的输入谐振腔围绕起来的电子束管。

本发明特别适用于电感输出的四极管装置（以下称IOT），例如那些商名为Klystrode（Varian联合公司的注册商标）的IOT装置。

IOT装置通常有一个电子枪配置得使其产生线性电子束，还有一个输入谐振腔，待放大的射频信号即加到该输入谐振腔上以便在电子枪的栅极调制电子束。射频能与电子束之间相互作用的结果使其后从谐振腔提取的高频信号得到放大。

在电子束管工作期间，电子枪的各电极必须在数十千伏级的较高电压下工作。在电子束的工作期间会产加热作用和热应力，因而可能会出问题。

本发明试图提供一种经改良的IOT装置，但同样也适用于其它各种具有输入谐振腔的电子束装置。

按照本发明提供的电子束管包括：一个电子枪，用以产生电子束;一个环形谐振腔，基本上共轴线地围绕着电子枪;高频能施加部件，用以往谐振腔中施加高频能;和冷却流体供应部件，用以给谐振腔内部提供冷却流体。

冷却流体可以是流体气体，在大多数应用场合下以采用空气为宜。本发明用于IOT管有利，但也可用于其它谐振腔围绕着电子枪的电子束管。

IOT工作期间，由于管内温度在管子开始工作时升高、管子电源切断时下降而引起不同的膨胀，可能会产生很大的热应力。这些作用足以使装置各不同组件之间的连接处裂开，且可能会引起变形，从而破坏对中情况。这可能会破坏会破坏气密连接处完整的真空状态，而且可能还会影响电气接线。

应用本发明可以降低电子束管内的温度，并使管内的温度更均匀，从而减小热应力的破坏作用。

冷却流体可以设计得使其以层流或紊流的形式在谐振腔内流动，也可以使其以层流和紊流两种形式在谐振腔的不同部分流动，这取决于谐振腔的几何条件和该谐振腔与温度更高的部件之间的相联系的方式。流动方式是选取得使冷却流体最大限度地与谐振腔接触，从而减小产生局部过热点的可能性。

在本发明的一个最佳实施例中，配备了至少部分界定着围绕电子枪的真空外壳的间壁件，冷却液体则设计得使其在间壁件的整个外表面上流动。间壁件可以从谐振腔向内径向配置，且不界定谐振腔的范围。因此在这种布局方式下，冷却剂在部分真空外壳上和谐振腔内流动。间壁件最好基本上呈圆柱形，共轴线围绕电子枪配置。间壁件的至少一部分可以由陶瓷材料构成，因为这种材料基本上能令高频能透过，而且可进行机械加工并易于与其它零部件连接，形成良好的不透气密封。

在本发明的一个实施例中，谐振腔内配置有基本上呈圆柱形的绝缘构件，起码一部分处在谐振腔内且在谐振腔内且在谐腔相对着的两表面之间延伸，绝缘构件一有许多小孔，冷却流体即通过这些小孔流通。想在机械上支撑谐振腔的各部分从而确保这些部分保持正确的相互关系时可以采用这种绝缘构件。绝缘构件可以是弹性变性体，例如可以产生一定程度的热膨胀，同时又能起良好的机械支撑作用。在另一种方案中，绝缘构件可以是较刚硬的构件，例如可以由树脂材料制成。小孔可以是穿过绝缘构件内外表面的圆柱形孔，其形状、数目和布局视乎绝缘构件所欲起的作用以及所要求的流体流动通路而定。可以采用栅格或网目的几何结构形成传送冷却流体的较大敞开空间。

在本发明的一个实施例中，外周壁上开有一个输入口，供将冷却流体传送到谐振腔内侧之用，基本上毗邻谐振腔的横向端壁配置。同样也可以开设一个输出口，配置得使其与输入口径向对置为宜。这样结构可以使冷却流体基本上在横切的方向上通过谐振腔流通。在另一个实施中，冷却流体是设计得使其基本上在纵向的方向上通过横切管子纵轴线的一个构件上的一个或多个孔眼从管子中流出。

在本发明的一个有益实施例中，配备了一些导流部件，供引导冷却流体沿谐振腔外表面流动之用。这样，谐振腔的内侧和外侧都可加以冷却。待冷却的外表面可以是环形腔的径向内区，因为这些部位通常是管子工作期间谐振腔最热的外部分。在一个最佳实施例中，冷却流体基本上沿纵向的方向引到外表面上。

管子的一个或多个零部件上可以开多个孔眼，使引到谐振腔外表面的冷却流体也可以传送到谐振腔内部。举例说，上述绝缘构件上开设的许多孔眼就可以使冷却流体在通过外表面之后通入谐振腔内部。视乎具体方案所要求的冷却效果而定，冷却流体可以按下列方式传送：直接通入谐振腔内部，无须在外表面上流动，或者只有在冷却外表面之后通入谐振腔内，或者同时或不同时采用冷却流体的上述两种通路。

在一个最佳实施中，谐振腔有两个横壁，且通过围绕其一个或两个横壁内周边的多个弹性触指与电子枪的一部分电连接。流体可通过各弹性触指所形成的间隙引入谐振腔内部或引到形成真空的各壁的外部。

现在参看附图举例说明实现本发明的一些方式。附图中：

图1是本发明IOT示意剖视图;

图2是本发明另一个IOT的示意图。

参看图1，IOT有一个电子枪枪，该电子枪有一个阴极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还有漂移管4和5，电子束即通过这些漂移管，然后为集电极（图中未示出）所收集。电子枪1周围共轴线配置有圆柱环形输入谐振腔6，电子枪1有一个输入耦合件7位于环形调谐板内，待放大的射频信号即加到输入耦合件7上。输出腔8环绕着漂移管4和5具有一个耦合环路9，经放大的射频信号即通过耦合环路9从管中通过输出耦合件11提取并耦合到辅助输出腔10上。

在装置工作期间，阴极2和栅极3维持在30千伏级的电势，栅极3则维持在比阴极电势低大约100伏的直流偏压。在7处加上的输入高频信号使阴极2与栅极3之间产生数百伏的射频电压。

输入谐振腔6由内体部分和外体部分14组成，内体部分包括环形横板12和13，外体部分14有两个环形通道，横板12和13即延伸入该两个环形通道中。横板12与13之间配置有基本上呈圆柱形的绝缘构件15，该构件由可弹性变形的材料制成，在此情况下是由硅橡胶制成。外体部分14保持在基本上接地的电位上，从而便于安全使用本装置，内体部分则维持在高得多的电位。

绝缘构件15在输入谐振腔6的两个横端壁12与13之间延伸，在结构上支撑该两横端壁，使两壁妥善对齐。输入谐振腔6的内外体部分之间还配置有电绝缘材料16，在那里该两部分交错着，形成射频抑制构件。材料16也是硅橡胶，且与构件15相连接。构件15上开有十个通孔17，图示中出了其中两个通孔。通孔17横向延伸，围绕圆柱形构件15周边等间距配置。

陶瓷圆柱形真空窗口18共轴线地围绕电子枪配置，处在输入谐振腔6的径向内侧，为该谐振腔6所包围。这样就形成了真空区19。

输入谐振腔6与构件20电连接，构件20支撑着阴极2，且与阴极等电位。它们之间的连接是通过谐振腔6的一个围绕腔内周边配置的极12与构件20之间的多个弹性触指21进行的。谐振腔6内部部分的另一个横板13通过弹性触指22与栅极支撑组件23电连接。

谐振腔6有一个输入口24和一个输出口25，该两个口基本上毗邻形成谐振腔6的其中一个横壁配置在谐振腔6外周壁26上。

管子工作期间，冷却流体（在此情况下为空气）经输入口24引入输入谐振腔6中，并引到其内表面上。有些空气围绕圆柱形绝缘构件15的外表面改向，有些空气则流经孔眼17通过陶瓷壁18的外表面上。空气通过输出口25离开装置。

冷却流体（这里还是空气）还沿纵向通到横板12，即谐振腔6的外表面上。有些空气通过弹性触指21所形成的孔眼，并经绝缘构件15上的孔眼17通入腔6内部。空气通过装置的流向在图中用箭头表示。空气还在周边方向流动，这使流动范围遍及谐振腔6的内外表面。

在另一种工作方式下，只采用一个冷却剂通路，不是经输入口24就是在纵向上，且通过弹性触指21与孔眼17之间的间隙。

参看图2，图中示出了本发明与图1所示的类似的另一个IOT，其中与图1相同的各部件都用同样的编号表示。但在该IOT管中，取消了图1装置的输出口25，而在阴极支架20的横壁28开设了另一些孔眼27。从图中可以看到，冷却流体通过输入口24引到腔的内部，且经孔眼17和27引入管中，经由口24离开。

在以上各图的实施例中，孔眼17都开设在绝缘材料15上。但这些孔眼是可以取消而让直接经口24引入腔中的冷却流体封闭在该部位的。真空外壳外部周围可以设置单独的冷却通道。

虽然在大多数应用中配备绝缘构件15有好处，但在某些装置中可以不用构件15。此外，谐振腔各交错部分形成的射频设施也可以配置得使其在总的说来是纵向的方向上延伸而不采用图示的那种横向结构。

Claims (21)

1、一种电子束管，包括：一个电子枪，用以产生电子束；一个环形谐振腔，基本上共轴线环绕电子枪；高级能量施加部件，用以将高能加到谐振腔上；其特征在于，配备有冷却流体供应部件，用以将冷却流体传送到谐振腔内部。

2、如权利要求1所述的电子束管，其特征在于，加到谐振腔的高频能系设计得使其对电子束进行调制。

3、如权利要求1或2所述的电子束管，其特征在于，它还包括起码一部份形成围绕电子枪的真空外壳的间壁件，且冷却流体是设计得使其在间壁件的整个外表面上流动。

4、如权利要求3所述的电子束管，其特征在于，间壁件基本上呈现圆柱形，且共轴线围绕电子枪配置。

5、如以上任一权利要求所述的电子束管，其特征在于，它还包括一个基体上呈现圆柱形的绝缘构件，该构件的起码一部分处在谐振腔中且在谐振腔的对置表面之间延伸，绝缘构件上开有通孔，冷却流体即设计得使其通过这些通孔流通。

6、如权利要求5所述作为权利要求3或4的从属权利要求时的电子束管，其特征在于，绝缘构件基本上与间壁件共轴线且处在间壁件外。

7、如权利要求5或6所述的电子束管，其特征在于，绝缘构件有许多孔眼在空间围绕其周边分布。

8、如以上任一权利要求所述的电子束管，其特征在于，它在谐振腔界定壁上有一个输入口，供将冷却流体传送到谐腔内部之用。

9、如权利要求8所述的电子束管，其特征在于，输入口位于外周边壁上，且基本上毗邻谐振腔的一个横向端壁配置。

10、如以上任一权利要求所述的电子束管，其特征在于，冷却流体离开谐振腔时所通过的输出口位于外周壁上，且基本上毗邻谐振腔的横向端壁配置。

11、如以上任一权利要求所述的电子束管，其特征在于，谐振腔有一个径向配置的外部分，该部分在平行于电子束的纵向轴线方向上延伸的幅度大于谐振腔的径向配置的内部分。

12、如以上任一权利要求所述的电子束管，其特征在于，它还包括用以将冷却流体引到谐振腔整个表面上的部件。

13、如权利要求12所述的电子束管，其特征在于，外表面为环形腔的径向配置的内区。

14、如权利要求12或13所述的电子束管，其特征在于，冷却流体从基本上纵向的方向上引到外表面上。

15、如权利要求12、13或14所述的电子束管，其特征在于，它还包括一个多孔组件，通过这些孔引到谐振腔外表面的冷却流体也传送到谐振腔内部。

16、如以上任一权利要求所述的电子束管，其特征在于，谐振腔通过围绕其一个或多个横壁周边的多个弹性触指与电子枪的一部分电连接。

17、如权利要求16所述的电子束管，其特征在于，冷却流体是被引导得使其流过多个弹性触指所形成的间隙。

18、如以上任一权利要求所述的电子束管，其特征在于，谐振腔包括内体部分和外体部分，内体部分与电子枪的一部分电连接，外体部分与内体部分电绝缘，内体部分保持在比外体部分较高的电压，且其中内外体部分的相应部分基本上在空间上共同延伸，在所述各部分之间配置有电绝缘材料。

19、如权利要求18所述的电子束管，其特征在于，电绝缘材料与起码部分位于谐振腔内的绝缘构件形成一个整体，绝缘构件上开有许多孔眼，流体冷却剂即通过这些孔眼流通。

20、如以上任一权利要求所述的电子束管，其特征在于，送入谐振腔内部的冷却剂在基本上纵向的方向上离开电子束管。

21、如权利要求20所述的电子束管，其特征在于，它还包括一个横向延伸至其纵轴线的构件，构件上开有许多孔，冷却剂通过这些孔在管子内外部之间流通。

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