RU187097U1 - Автоэмиссионная магнетронно-инжекторная пушка с ленточным пучком - Google Patents
Автоэмиссионная магнетронно-инжекторная пушка с ленточным пучком Download PDFInfo
- Publication number
- RU187097U1 RU187097U1 RU2018124699U RU2018124699U RU187097U1 RU 187097 U1 RU187097 U1 RU 187097U1 RU 2018124699 U RU2018124699 U RU 2018124699U RU 2018124699 U RU2018124699 U RU 2018124699U RU 187097 U1 RU187097 U1 RU 187097U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetron
- injection gun
- anode
- gun
- autocathode
- Prior art date
Links
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 abstract description 10
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J3/07—Arrangements for controlling convergence of a plurality of beams
Landscapes
- Microwave Tubes (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электронной технике, а именно к вакуумным электронным приборам, в том числе к СВЧ приборам с протяженным взаимодействием и мгновенным временем готовности, использующим автоэмиссионные катоды.Задачей настоящей полезной модели является создание автоэмиссионной магнетронно-инжекторной пушки, формирующей ленточный электронный пучок, и обеспечивающей транспортировку пучка в пролетном канале анода. Поставленная задача достигается тем, что в магнетронно-инжекторной пушке, состоящей из полого анода с отверстием в форме усеченного клина и внутри его плоскосимметрично расположенного автокатода в форме усеченного клина, отличающейся тем, что автокатод установлен в отверстии анода с образованием двух равных по величине вакуумных зазоров d, которые выбирают согласно соотношению:d≥U/20000 (В, мм).Автоэмиссионная магнетронно-инжекторная пушка с ленточным пучком погружена в магнитном поле, индукция которого направлена вдоль пушки и выбирается согласно неравенству: В>2300⋅U/d(Гс, В, мм). В магнетронно-инжекторной пушке на внешней поверхности усеченного клина выполнен (выращен) массив из микро- и наноостриев, который находится со смещением от плоскости симметрии клина с одной стороны на величину более, чем w/2 и с обратной на величину более, чем -w/2.
Description
Полезная модель относится к электронной технике, а именно к вакуумным электронным приборам, в том числе к СВЧ приборам с протяженным взаимодействием, использующим автоэмиссионные катоды.
В электронно-оптических системах для СВЧ приборов с планарной замедляющей структурой и пролетным каналом прямоугольной формы часто применяется ленточный электронный пучок.
Существует конструкция диодной электронной пушки с тонким ленточным пучком [1] 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. Формирование тонкого ленточного пучка с большой плотностью тока для прямоточной конструкции электронной пушки ограничено использованием современных термоэмиссионных катодов, поэтому сформировать такие тонкие ленточные пучки с большей плотностью тока оказывается возможным путем использования электронных пушек с компрессией пучка. Однако действие тепловых скоростей электронов, пространственного заряда и аберраций, связанных с неточностью изготовления электродов в них гораздо больше.
Существует конструкция магнетронно-инжекторной пушки [2], которая, по сравнению с электронной пушкой Пирса, обеспечивает большую сходимость электронных пучков и повышенный ток пучка. Традиционно в магнетронно-инжекторной пушке используются катоды на основе термоэлектронной эмиссии, что исключает мгновенное время готовности прибора и предполагает наличие подогревательного узла. Альтернативой этому подходу являются пушки с автоэмиссионным катодом. В настоящее время наиболее хорошо исследованы электронной пушки с катодом Спиндта [3], включающей состоящей из отдельных автоэмиссионных ячеек, каждая из которых содержит металлическое острие конусообразной формы и сетку с отверстием, центр которого совпадает с осью симметрии острия. Острие на подложке из кремния электрически и сетка разделены слоем диоксида кремния. Токопрохождение обеспечивается за счет толщины сетки, имеющей величину десятые доли микрометра. Недостатком данной конструкции является распыление материала острия в процессе автоэмиссии и, как следствие, постепенная деградация острия. Наиболее близкой по конструкции техническим решением является конструкция автоэмиссионной электронной пушки [4], магнетронно-инжекторного типа с автоэмиссионным катодом, имеющего низковольтную модуляцию тока пучка. Однако такая конструкция пушки формирует кольцевой электронный пучок.
Задачей настоящей полезной модели является создание автоэмиссионной магнетронно-инжекторной пушки, формирующей ленточный электронный пучок, и обеспечивающей транспортировку ленточного пучка в пролетном канале анода.
Техническим результатом полезной модели является формирование электронного пучка ленточной формы в магнетронно-инжекторной пушке, имеющего большее значение плотности тока и удельной мощности по сравнению с кольцевыми или круглыми пучками, и, как следствие, увеличение выходной мощности СВЧ прибора.
Поставленная задача достигается тем, что в автоэмиссионной магнетронно-инжекторной пушке с ленточным пучком, включающей анод и расположенный внутри него автокатод, согласно предлагаемому техническому решению, анод и автокатод выполнены в форме усеченного клина, при этом автокатод установлен в отверстии анода с образованием двух равных по величине вакуумных зазоров dка, которые выбирают согласно соотношению:
dка≥Ua/20000 (В, мм).
Автоэмиссионная магнетронно-инжекторная пушка с ленточным пучком погружена в магнитном поле, индукция которого направлена вдоль пушки. В автоэмиссионной магнетронно-инжекторной пушке две противоположные грани автокатода снабжены микро- и наноостриями, расположенными перпендикулярно на наклонной плоскости.
Заявленная полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 показана конструкция магнетронно-инжекторной пушки с ленточным пучком, которая включает в себя: автокатод (1) с микро-, наноостриями (2), анод (3), магнитное поле (4). Автоэмиссионная магнетронно-инжекторная пушка с ленточным пучком образована из автокатода (1) в форме усеченного клина с вертикально расположенными микро-, наноостриями (2), прямоугольного анода с отверстием в форме усеченного клина (3). Автокатод закреплен в металлокерамическом узле пушки и электрически изолирован от анода. Микро- и наноострия (2) выполнены (выращены) любым известным способом (литографией и химическим травлением, лазерным фрезерованием, газофазным осаждением) и находится на двух противоположных наклонных гранях клинообразного автокатода (1). Между автокатодом (1) и анодом (3) с боковой стороны образуются два равных по величине вакуумных зазора dка, которые выбирают согласно соотношению dка≥Ua/20000 (В, мм). Автоэмиссионная структура из микро- и наноостриев расположены перпендикулярно на наклонной плоскости автокатода (1) шириной w со смещением от оси симметрии. На фиг. 2 представлен результат расчета фокусировки ленточного пучка в магнетронно-инжекторной пушке, выполненного в программе Lorentz-3ЕМ. Автоэмиссионная магнетронно-инжекторная пушка с ленточным пучком работает следующим образом. При подаче потенциала на анод образуется электрическое поле в зазоре dка и за счет автоэлектронной эмиссии электроны стартуют с вершин микро- и наноостриев (2). Вылетевшие электроны с вершин микро- и наноостриев, находящихся на боковых гранях автокатода (1), под влиянием электрического поля анода, отклоняются в сторону анода, одновременно при взаимодействии электронов с магнитным полем (4), возникает сила Лоренца, отклоняющая электроны к выходу электронной пушки и не позволяющая им достигнуть поверхности анода. Магнитное поле (4) направлено вдоль пушки. Образуется ленточный электронный пучок (5), который транспортируется в пролетном канале анода (3). В предлагаемой конструкции автоэмиссионной магнетронно-инжекторной пушки обеспечивается формирование ленточного электронного пучка.
Пример реализации автоэмиссионной магнетронно-инжекторной пушки с ленточным пучком демонстрируется проведением численного эксперимента, по моделированию формирования ленточного пучка в пушке и транспортировке его в пролетном канале анода в программе Lorentz-3ЕМ на фиг. 2. При ускоряющем напряжении пучка Ua=20000 В и зазоре катод- анод dка=2 мм,. формируется ленточный электронный пучок размерами 0,2×1 мм2 с током 200 мА в пролетном канале высотой 0,3 мкм. Магнитное поле в пушке составило 5=0.8 Тл.
Источники информации
1. А.И. Бородкин, Л.А. Кириченко, И.А. Книженко и др. Диодная электронная пушка для формирования тонких ленточных электронных потоков Авторское свидетельство SU 486600 A1 Опубл. 15.02.91. Бюл. №6.
2. И.В. Алямовский Электронные пучки и электронные пушки. М. Сов. радио. 1966
3. D.R. Whaley, R. Duggal; С.М. Armstrong; С.L. Bellew; С.Е. Holland; С.A. Spindt. "100W Operation of a Cold Cathode TWT" IEEE Trans. On Electron Devices Vol. 56 No5 pp. 896-905, 2009.
4. Никитин А.П., Акимов П.И., Коннов A.B., Милорадова Т.В., Солдатова Е.К., Шешин Е.П., Чепелева В.В. Автоэмиссионная электронная пушка Патент №11134356 Опубл. 10.11.2013.
Claims (3)
1. Автоэмиссионная магнетронно-инжекторная пушка с ленточным пучком, включающая анод и расположенный внутри него автокатод, отличающаяся тем, что анод и автокатод выполнены в форме усеченного клина, при этом автокатод установлен в отверстии анода с образованием двух равных по величине вакуумных зазоров dка, которые выбирают согласно соотношению:
dка≥Ua/20000 (В, мм), где Ua - напряжение анода.
2. Автоэмиссионная магнетронно-инжекторная пушка по п. 1, отличающаяся тем, что две противоположные боковые грани автокатода снабжены микро- и наноостриями.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018124699U RU187097U1 (ru) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | Автоэмиссионная магнетронно-инжекторная пушка с ленточным пучком |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018124699U RU187097U1 (ru) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | Автоэмиссионная магнетронно-инжекторная пушка с ленточным пучком |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU187097U1 true RU187097U1 (ru) | 2019-02-19 |
Family
ID=65442095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018124699U RU187097U1 (ru) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | Автоэмиссионная магнетронно-инжекторная пушка с ленточным пучком |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU187097U1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU486600A1 (ru) * | 1974-02-01 | 1991-02-15 | Институт радиофизики и электроники АН УССР | Диодна электронна пушка дл формировани тонких ленточных электронных потоков |
| EP1632978A1 (en) * | 2004-06-30 | 2006-03-08 | Matsushita Toshiba Picture Display Co., Ltd. | Electron gun for cathode-ray tube and color cathode-ray tube equipped with the same |
| RU134356U1 (ru) * | 2013-03-12 | 2013-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Торий" | Автоэмиссионная электронная пушка |
-
2018
- 2018-07-05 RU RU2018124699U patent/RU187097U1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU486600A1 (ru) * | 1974-02-01 | 1991-02-15 | Институт радиофизики и электроники АН УССР | Диодна электронна пушка дл формировани тонких ленточных электронных потоков |
| EP1632978A1 (en) * | 2004-06-30 | 2006-03-08 | Matsushita Toshiba Picture Display Co., Ltd. | Electron gun for cathode-ray tube and color cathode-ray tube equipped with the same |
| RU134356U1 (ru) * | 2013-03-12 | 2013-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Торий" | Автоэмиссионная электронная пушка |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cutler | Instability in hollow and strip electron beams | |
| DE69109776T2 (de) | Hochfluss-Neutronenröhre. | |
| Morev et al. | Electron-optical systems with planar field-emission cathode matrices for high-power microwave devices | |
| US4703222A (en) | Hall accelerator with preionization discharge | |
| US9196449B1 (en) | Floating grid electron source | |
| Sinclair | DC photoemission electron guns as ERL sources | |
| RU187097U1 (ru) | Автоэмиссионная магнетронно-инжекторная пушка с ленточным пучком | |
| US4939425A (en) | Four-electrode ion source | |
| US6100639A (en) | Thin diamond electron beam amplifier for amplifying an electron beam and method of producing an amplified electron beam using same | |
| RU2686454C1 (ru) | Катодно-сеточный узел с пространственно-развитым аксиально-симметричным автоэмиссионным катодом | |
| US6633129B2 (en) | Electron gun having multiple transmitting and emitting sections | |
| RU2653694C1 (ru) | Катодно-сеточный узел с вертикально ориентированным автоэмиссионным катодом | |
| GB767446A (en) | Improvements in or relating to electron discharge devices and to electron sources therefor | |
| Wang et al. | 300 kV DC High Voltage Photogun With Inverted Insulator Geometry and CsK₂sb Photocathode | |
| Wijethunga et al. | Space charge study of the Jefferson Lab magnetized electron beam | |
| RU184181U1 (ru) | Электронная пушка со сходящимся ленточным пучком | |
| RU183913U1 (ru) | Триодная электронная пушка с автокатодом | |
| CN111540662B (zh) | 一种适用于超快电子衍射技术的超高压直流电子枪 | |
| Kellogg et al. | Plasma and Ion Beam Characteristics of the Dynamag Ion Source | |
| Darmaev et al. | Experimental investigations and numerical simulation of the electron flow shaped by Grigor’ev-Shesterkin matrix carbon field-emission cells | |
| Holmes et al. | A compact ion source with high brightness | |
| RU181037U1 (ru) | Автоэмиссионная электронная пушка со сходящимся ленточным пучком | |
| Riege | Production of intense electron beams with ferroelectric materials | |
| RU2331135C1 (ru) | Многолучевая электронная пушка | |
| US3912930A (en) | Electron beam focusing system |