RU184181U1 - Электронная пушка со сходящимся ленточным пучком - Google Patents
Электронная пушка со сходящимся ленточным пучком Download PDFInfo
- Publication number
- RU184181U1 RU184181U1 RU2018107020U RU2018107020U RU184181U1 RU 184181 U1 RU184181 U1 RU 184181U1 RU 2018107020 U RU2018107020 U RU 2018107020U RU 2018107020 U RU2018107020 U RU 2018107020U RU 184181 U1 RU184181 U1 RU 184181U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electron
- focusing electrode
- gun
- cathode
- electron gun
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 abstract description 14
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 11
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 11
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электронной СВЧ-технике, а именно к электронным приборам, работа которых основана на взаимодействии электромагнитной волны с ленточным электронным пучком, таким как лампы с бегущей волной, клистроны, клистроны с бегущей волной, лампы обратной волны и т.д.Задачей настоящей полезной модели является создание электронной пушки с компрессией ленточного пучка в узких пролетных каналах электронно-оптических систем СВЧ-приборов, работающих в миллиметровом и терагерцевом диапазоне частот. Поставленная задача достигается тем, что электронная пушка, содержащая катод, фокусирующий электрод, анод, отличающаяся тем, что, с целью получения ленточного пучка, используется катод круглой формы и фокусирующий электрод с двумя основными поверхностями и двумя боковыми поверхностями. Электронная пушка отличается тем, что для придания электронному пучку сходимости в одной плоскости применяются две основные поверхности фокусирующего электрода, расположенные под углом к оптической оси пушки, определяемым неравенством:0,375π≥θ>0,375π-δгде δ- параметр меняется в зависимости от коэффициента сходимости и микропервеанса (0,1-0,5). Электронная пушка отличается тем, что фокусирующий электрод имеет боковые поверхности, создающие несходящийся в данной плоскости ленточный электронный пучок, расположенные под углом к оптической оси пушки под углом 0,375 π.
Description
Полезная модель относится к электронной СВЧ технике, а именно к электронным приборам, работа которых основана на взаимодействии электромагнитной волны с ленточным электронным пучком, таким как лампы с бегущей волной, клистроны, клистроны с бегущей волной, лампы обратной волны и т.д.
Известно, что в источниках излучения типа О с ленточными электронными пучками в миллиметровом и субмиллиметровом (терагерцевом) диапазоне плотность тока пучка достигает десятки, сотни ампер на квадратный сантиметр, а поперечные размеры пучка составляют десятые, сотые доли миллиметра. Из-за ограниченной эмиссии катодов сформировать такие пучки оказывается возможным путем использования компрессионной электронной оптики.
Существует множество конструкций электронных пушек, формирующих электронные пучки цилиндрической формы, которые могут быть использованы в импульсных лампах бегущей волны со спиральной замедляющей системой с пролетными каналами, соответствующих сантиметровому и миллиметровому диапазону частот. Известно техническое решение [1], где в электронной пушке формируется цилиндрический пучок с компрессией. Данное решение нацелено на повышение предельной мощности прибора, увеличение его КПД за счет увеличения первеанса пучка, улучшения его фокусировки и коэффициента токопрохождения. Однако в приборах О-типа терагерцевого диапазона, таких как лампы с бегущей волной использование цилиндрических пучков из-за низкого КПД взаимодействия пучка с ВЧ полем замедляющей структуры типа плоская гребенка или петляющей волновод, имеющий в терагерцевом диапазоне сильно выраженный поверхностный характер.
Существует конструкция диодной электронной пушки с тонким ленточным пучком [2] с плотностями тока порядка десятка и сотен ампер на квадратный сантиметр, а катод имеет те же размеры что и пучок. Данная конструкция предполагает большую токовую нагрузку на катод и большие уровни магнитного поля для удержания пучка. Поэтому из-за ограниченной эмиссии прямоточных электронных пушек, сформировать тонкие ленточные пучки с большей плотностью тока оказывается возможным только путем использования компрессионной электронной оптики и экранированного от магнитного поля катода.
Наиболее близкой по конструкции техническим решением является электронная пушка, описанная в работе [3] предложен вариант пушки с ленточным пучком при ускоряющем напряжении 20 кВ и током 257 мА, получаемый с эллиптического катода за счет фокусирующего электрода сложной формы. Линейная компрессия пучка порядка 7 осуществляется с катода при средней плотности тока на катоде 40 А/см2. Недостатком данной конструкции является использование в пушке катода сложной эллиптической формы с плоской поверхностью, поэтому линейная компрессия пучка для таких систем может составлять небольшую величину (не более 7).
Задачей настоящей полезной модели является создание электронной пушки с компрессией ленточного пучка в узких пролетных каналах электронно-оптических систем СВЧ приборов, работающих в миллиметровом и терагерцевом диапазоне частот.
Техническим результатом полезной модели является снижение токовой нагрузки на катод за счет принципа трансформации цилиндрического пучка в ленточный и применения электростатической компрессии пучка в одной плоскости.
Поставленная задача достигается тем, что в электронной пушке, содержащей катод, фокусирующий электрод, анод, согласно заявленному техническому решению используется катод круглой формы и фокусирующий электрод в форме расширяющегося рупора с пирамидальным отверстием. Данное отверстие содержит две основные поверхности и две боковые поверхности. Для придания электронному пучку сходимости в одной плоскости применяются две основные поверхности фокусирующего электрода, расположенных под углом к оптической оси пушки, определяемый неравенством:
0,375π≥θ≥0,375π-δ
где δ - параметр меняется в зависимости от коэффициента сходимости и микропервеанса (0,1-0,5). Фокусирующий электрод имеет, боковые поверхности, создающие несходящийся в данной плоскости ленточный электронный пучок, расположенных под углом к оптической оси пушки под углом 0,375π.
Заявленная полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 показана конструкция электронной пушки со сходящимся ленточным пучком, которая включает в себя: катод (1), фокусирующий электрод (2), анод (3), ленточный электронный пучок (4).
На фиг. 2 представлены результаты траекторного анализа электронной пушки выполненного в программе Lorentz-3ЕМ, где смоделированы:
а) сечение ленточного пучка: катод (1), фокусирующий электрод (2), анод (3), ленточный электронный пучок (4);
б) трехмерный вид ленточного электронного пучка.
Электронная пушка со сходящимся ленточным пучком (4) образована из катода (1) круглой формы, находящегося в центре прямоугольного отверстия фокусирующего электрода (2) и анода (3). Фокусирующий электрод (2) выполнен в форме расширяющегося рупора с пирамидальным отверстием. Отверстие фокусирующего электрода содержит две основные поверхности и две боковые поверхности, причем основные поверхности фокусирующего электрода перпендикулярны плоскости сечения сходящегося ленточного пучка, а боковые поверхности фокусирующего электрода перпендикулярны плоскости сечения несходящегося ленточного пучка. Две основные поверхности фокусирующего электрода (2) расположены под углом к оптической оси пушки, определяемый неравенством: 0,375π≥θ≥0,375π-δ, где δ - параметр меняется в зависимости от коэффициента сходимости и микропервеанса (0,1-0,5). Также фокусирующий электрод (2) имеет боковые поверхности, расположенных под углом к оптической оси пушки под углом 0,375π. Анод (3), отделенный от катода (1) и фокусирующего электрода (2) вакуумным зазором и находящийся на одной оптической оси с катодом (1), представляет собой пластину с прямоугольным пролетным каналом.
Электронная пушка со сходящимся ленточным пучком работает следующим образом: электронная пушка формирует ленточный электронный пучок (4) с катода (1) круглой формы. С поверхности катода (1) стартуют электроны под действием потенциала анода (3). Вылетевшие с катода (1) электроны попадают в собирающую электростатическую линзу, образованной основными поверхностями фокусирующего электрода (2), сила которой отклоняет электронные пучки в одной плоскости в сторону оптической оси, создавая кроссовер пучка в пролетном канале анода (3). При этом цилиндрический пучок за счет сжатия в одной плоскости трансформируется в ленточный пучок в области между катодом (1) и анодом (3). Сформированный ленточный пучок (4) далее ускоряется и влетает в пролетный канал анода (3). Фокусирующий электрод (2) находится под одинаковым напряжением, что и катод (1). Анод (3) имеет вакуумный зазор и электрически изолирован от катода (1) и фокусирующего электрода (2), величина вакуумного зазора позволяет подать положительное напряжение относительно катода до 20 кВ.
В предлагаемой конструкции электронной пушки достигается более продолжительная работа катода за счет снижение токовой нагрузки на катод в несколько раз, по сравнению с вариантом электронной пушки, без компрессии ленточного пучка, полностью пронизываемой магнитным полем.
Пример реализации данной электронной пушки демонстрируется проведением численного эксперимента, по моделированию электронной пушки и формированию электронного пучка в программе Lorentz-3ЕМ на фиг. 2. Общий ток пучка составил 100 мА. При ускоряющем напряжении 20 кВ, индукции магнитного поля в пролетном канале 0,6 Тл и диаметре катода 1 мм ленточный пучок составил 0.1×1 мм2. Линейная компрессия пучка составила 10 единиц, плотность тока ленточного пучка - 127 А/см2.
Источники информации
1 Петросян А.И., Роговин В.И., Семенов С.О. Электронная пушка СВЧ прибора Патент H01J 23/06 (2006.01) Опубликовано: 10.09.2009. Бюл. №25.
2 А.И. Бородкин, Л.А. Кириченко, И.А. Книженко и др. Диодная электронная пушка для формирования тонких ленточных электронных потоков Авторское свидетельство SU 486600A1 Опубл. 15.02.91. Бюл. №6.
3 Shi X, Wang Z., Tang X., Tang Т., Gong H., Zhou Q., Bo W., Zhang Y., Duan Z., Wei Y., Gong Y., Feng J. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2014. Vol. 42. No. 12. P. 3996-4003.
Claims (5)
1. Электронная пушка, содержащая катод, фокусирующий электрод, анод, отличающаяся тем, что катод выполнен круглой формы, а фокусирующий электрод в форме расширяющегося рупора с пирамидальным отверстием выполнен с двумя основными поверхностями и двумя боковыми поверхностями.
2. Электронная пушка по п. 1, отличающаяся тем, что две основные поверхности фокусирующего электрода расположены под углом к оптической оси пушки, определяемым неравенством:
0,375π≥θ≥0,375π-δ,
где δ - параметр меняется в зависимости от коэффициента сходимости и микропервеанса (0,1-0,5).
3. Электронная пушка по п. 1, отличающаяся тем, что боковые поверхности расположены к оптической оси пушки под углом 0,375π.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018107020U RU184181U1 (ru) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | Электронная пушка со сходящимся ленточным пучком |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018107020U RU184181U1 (ru) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | Электронная пушка со сходящимся ленточным пучком |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU184181U1 true RU184181U1 (ru) | 2018-10-18 |
Family
ID=63858826
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018107020U RU184181U1 (ru) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | Электронная пушка со сходящимся ленточным пучком |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU184181U1 (ru) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1985000074A1 (en) * | 1983-06-16 | 1985-01-03 | Hughes Aircraft Company | Grid structure for certain plural mode electron guns |
RU2367052C1 (ru) * | 2007-12-20 | 2009-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Алмаз" | Электронная пушка свч прибора |
-
2018
- 2018-02-26 RU RU2018107020U patent/RU184181U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1985000074A1 (en) * | 1983-06-16 | 1985-01-03 | Hughes Aircraft Company | Grid structure for certain plural mode electron guns |
RU2367052C1 (ru) * | 2007-12-20 | 2009-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Алмаз" | Электронная пушка свч прибора |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
IEEE Trans. Plasma Sci.,2014, Vol. 42, N 12. c. 3996-4003. * |
IEEE Trans. Plasma Sci.,2014, Vol. 42, N 12. c. 3996-4003.RU 2367052 C1, 10.09.2009. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3558967A (en) | Linear beam tube with plural cathode beamlets providing a convergent electron stream | |
Brewer | High-intensity electron guns | |
US4145635A (en) | Electron emitter with focussing arrangement | |
US8547006B1 (en) | Electron gun for a multiple beam klystron with magnetic compression of the electron beams | |
WO2009123593A1 (en) | Hollow beam electron gun for use in a klystron | |
US4096409A (en) | Multistage depressed collector | |
US3453482A (en) | Efficient high power beam tube employing a fly-trap beam collector having a focus electrode structure at the mouth thereof | |
US3172004A (en) | Depressed collector operation of electron beam device | |
US3780336A (en) | High power beam tube having depressed potential collector containing field-shaping probe | |
JPH0624099B2 (ja) | 改良型電子銃 | |
RU184181U1 (ru) | Электронная пушка со сходящимся ленточным пучком | |
CN111146049A (zh) | 一种碳纳米管场发射阴极的小型离子源 | |
EP0018402B1 (en) | Zero-bias gridded gun | |
US6495953B1 (en) | Cold cathode electron gun | |
GB1070529A (en) | Electron gun | |
An et al. | Experimental generation of 1.1-kA gyrating electron beam current from an explosive emission cathode magnetron injection gun | |
US3139552A (en) | Charged particle gun with nonspherical emissive surface | |
RU2686454C1 (ru) | Катодно-сеточный узел с пространственно-развитым аксиально-симметричным автоэмиссионным катодом | |
RU181037U1 (ru) | Автоэмиссионная электронная пушка со сходящимся ленточным пучком | |
US2936393A (en) | Low noise traveling-wave tube | |
RU2651584C2 (ru) | Электронная пушка с автоэмиссионным катодом | |
RU179616U1 (ru) | Многолучевая электронная микропушка с эллиптическими катодами | |
RU2278439C1 (ru) | Клистрон | |
US3801854A (en) | Modulator circuit for high power linear beam tube | |
US9916960B2 (en) | Device for producing an electron beam |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200227 |