RU2578213C1 - Method of determining value of longitudinal displacement of thermal cathode caused by heating thereof in microwave device (versions) - Google Patents
Method of determining value of longitudinal displacement of thermal cathode caused by heating thereof in microwave device (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2578213C1 RU2578213C1 RU2014137222/07A RU2014137222A RU2578213C1 RU 2578213 C1 RU2578213 C1 RU 2578213C1 RU 2014137222/07 A RU2014137222/07 A RU 2014137222/07A RU 2014137222 A RU2014137222 A RU 2014137222A RU 2578213 C1 RU2578213 C1 RU 2578213C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- gun
- cathode
- values
- izm
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении электронных пушек с термокатодами для приборов СВЧ.The invention relates to electronic equipment and can be used in the manufacture of electronic guns with thermal cathodes for microwave devices.
Известно определение величины продольного смещения катода (Δk), вызванного его нагревом, методом стрелочных индикаторов перемещений [1], с помощью микроскопа [2], методами голографической и спекл-интерферометрии [3]. Результаты измерений, полученные первым способом, не достаточно достоверны, так как индикаторы находятся в механическом контакте с электродами и нагреваются. Измерения с помощью микроскопа проводят через окна, вытравленные в оболочках и деталях катодных узлов. При этом стекло смотрового окна вносит сферические аберрации и не позволяет точно сфокусировать изображение края электрода. Свечение катода также мешает точной наводке. Метод голографической интерферометрии позволяет определить величину Δk с погрешностью, составляющей микрометры, а погрешность метода спекл-интерферометра при определении величины Δk составляет примерно 0.3 мкм. Однако недостатком методов голографической и спекл-интерферометрии является большая трудоемкость и необходимость изготовления специальных макетов электронной пушки. Таким образом, определение величины Δk является трудной задачей.It is known to determine the longitudinal displacement of the cathode (Δk) caused by its heating by the method of dial indicators of displacement [1], using a microscope [2], and the methods of holographic and speckle interferometry [3]. The measurement results obtained by the first method are not reliable enough, since the indicators are in mechanical contact with the electrodes and heat up. Measurements using a microscope are carried out through windows etched in the shells and parts of the cathode nodes. In this case, the glass of the viewing window introduces spherical aberrations and does not allow to precisely focus the image of the edge of the electrode. The glow of the cathode also interferes with accurate aiming. The method of holographic interferometry makes it possible to determine the Δk value with an error component of micrometers, and the error of the speckle interferometer method when determining the Δk value is approximately 0.3 μm. However, a drawback of the methods of holographic and speckle interferometry is the great complexity and the need to produce special models of the electron gun. Thus, determining Δk is a difficult task.
В то же время определение величины Δk очень важно, так как эта величина может составить 2-3% от диаметра катода [4]. Такое продольное смещение катода приводит к увеличению первеанса пучка на 10% и более и к возрастанию пульсаций пучка в пролетном канале вакуумного прибора СВЧ. Увеличение пульсаций пучка ведет к возрастанию числа электронов, оседающих на стенки пролетного канала, то есть к повышению тепловой мощности, выделяющейся на этих стенках, а это может привести к поломке прибора СВЧ.At the same time, the determination of Δk is very important, since this value can be 2-3% of the cathode diameter [4]. Such a longitudinal displacement of the cathode leads to an increase in the beam perveance by 10% or more and to an increase in the pulsations of the beam in the passage channel of the microwave vacuum device. An increase in the pulsations of the beam leads to an increase in the number of electrons deposited on the walls of the passage channel, that is, to an increase in the thermal power released on these walls, and this can lead to breakdown of the microwave device.
Технический результат предложенного способа заключается в упрощении технологии определения величины Δk при обеспечении высокой точности этого определения, что позволяет изготовить с учетом величины Δk, определенной предложенным способом, пушку и магнитную фокусирующую систему с малыми пульсациями пучка в пролетном канале прибора СВЧ, т.е. позволяет уменьшить число электронов, оседающих на стенки пролетного канала, и тем самым предотвратить выход прибора СВЧ из строя.The technical result of the proposed method is to simplify the technology for determining the Δk value while ensuring high accuracy of this determination, which allows us to produce, taking into account the Δk value determined by the proposed method, a gun and a magnetic focusing system with small beam pulsations in the passage channel of the microwave device, i.e. allows you to reduce the number of electrons deposited on the walls of the passage channel, and thereby prevent the failure of the microwave device.
Этот результат достигают тем, что измеряют величину тока катода при нулевом относительно катода напряжении на фокусирующем электроде (ФЭ) и при одном или нескольких отрицательных значений напряжения на ФЭ. После этого Δk определяют по нижеприведенной формуле, полученной (с учетом прямой пропорциональности величины тока пушки величине Δk) из сравнения измеренного значения тока Iизм. и значений тока , , рассчитанных для двух разных продольных смещений катода Δk1, Δk2 при том же значении напряжения на ФЭ, при котором ток пушки Iизм. был измерен:This result is achieved by measuring the cathode current at zero voltage relative to the cathode at the focusing electrode (PV) and at one or more negative values of the voltage at the PV. After that, Δk is determined by the formula below, obtained (taking into account the direct proportionality of the magnitude of the gun current to Δk) from a comparison of the measured current value I meas. and current values , calculated for two different longitudinal displacements of the cathode Δk 1 , Δk 2 at the same voltage value on the PV, at which the gun current I rev. was measured:
Определение Δk по формуле (1) при разных значениях напряжения на ФЭ позволяет уменьшить ошибку определения Δk, связанную с погрешностью измерения тока. Действительно, найденные значения Δk должны быть близки друг к другу, поэтому существенное отличие величины Δk при напряжении Un на ФЭ от его значений при других напряжениях на ФЭ свидетельствует об ошибке измерения тока при данном напряжении Un, что говорит о необходимости выкинуть ошибочную величину Δk из рассмотрения.The determination of Δk by formula (1) at different voltage values on the PV makes it possible to reduce the error in determining Δk associated with the error of current measurement. Indeed, the found Δk values should be close to each other, therefore, a significant difference between Δk at voltage U n on the PV and its values at other voltages on the PV indicates an error in measuring current at a given voltage U n , which indicates the need to throw out the erroneous value Δk from consideration.
Другой вариант предложенного способа определения Δk включает измерения тока Iоизм. пушки при нулевом относительно катода напряжении U0 на фокусирующем электроде (ФЭ) и тока пушки I1изм. при отрицательном напряжении U1 на ФЭ и сравнение относительной разности ΔI/I0изм. измеренных значений тока с относительными разностями. , рассчитанных значений тока, где ΔI/I0изм.=(I0изм.-I1изм.)/I0изм., и - относительные разности значений тока пушки, рассчитанных для двух разных продольных смещений катода Δk1, Δk2 и при тех же значениях напряжения U0, U1 на ФЭ, причем определение величины Δk на основе этого сравнения осуществляют по формуле:Another variant of the proposed method for determining Δk includes measuring current I oism. guns at zero relative to the cathode voltage U 0 on the focusing electrode (FE) and the
Использование относительной разности измеренных значений тока позволяет избежать влияние погрешности расчета тока катода на точность определения Δk, поскольку одинаковые погрешности в числителе и в знаменателе дроби (дроби ) сокращаются.Using the relative difference of the measured current values allows us to avoid the influence of the error in calculating the cathode current on the accuracy of determining Δk, since the same errors in the numerator and denominator of the fraction (fractions ) are being reduced.
На фиг. 1 и фиг. 2 представлены электронные траектории и значение тока пучка, полученные в результате расчета [5] пушек с величиной Δk1=0.05 и Δk2=0.15 мм соответственно. На фиг. 3 приведены графики зависимостей тока от напряжения управляющего электрода, причем измеренные значения тока представлены крестиками на кривой 1, расчетные значения тока в пушке с Δk2 представлены крестиками на кривой 2, а в пушке с Δk1 - на кривой 3. Подставляя в (1) измеренное и рассчитанные значения тока (см. фиг.3), например, при нулевом значении напряжения на ФЭ, найдем Δk=0.05+(0.15-0.05)×(910-793)/(870-793)=0.2 мм. В соответствии со вторым вариантом определения величины Δk измеряют значения тока I0изм., I1изм. при нулевом и отрицательном (-150 В на фиг. 3) относительно катода значениях напряжения на ФЭ и находят относительную разность (0.169) измеренных значений тока (ΔI/I0изм.). Далее для двух разных заданных значений продольного смещения катода Δk1=0.05 мм и Δk2=0.15 мм рассчитывают токи пушки I0Δk1, I0Δk2 при нулевом напряжении U0 на ФЭ и токи пушки I1Δk1, I1Δk2 при напряжении U1 на ФЭ, равным -150 В, при этом относительные разности рассчитанных значений токов в данной пушке составляют 0.1931 (Δk1=0.05 мм) и 0.1765 (Δk2=0.15 мм). Подставляя в (2) относительные разности значений тока, найдем Δk=0.05+(0.15-0.05)×(0.169-0.1931)/(0.1765-0.1931)=0.195 мм. Видно, что значения Δk (0.2 и 0.195 мм), определенные по первому и второму вариантам предложенного способа определения Δk, близки друг другу и хорошо соответствуют величине Δk, измеренной на специально изготовленном макете прибора и равной (по результатам нескольких измерений) 0.15-0.2 мм. После определения величины Δk ее учитывают при оптимизации конструкции пушки, в частности при корректировке продольных расстояний между электродами пушки, а также при корректировке расположения магнитной фокусирующей системы относительно катода и оптимизации согласования электронного пучка с магнитным полем фокусирующей системы [6]. Это позволяет обеспечить фокусировку пучка с малыми пульсациями его границы, что уменьшает число электронов, оседающих на стенки пролетного канала, и тем самым снижает вероятность выхода прибора СВЧ из строя.In FIG. 1 and FIG. Figure 2 shows the electron trajectories and the value of the beam current obtained as a result of calculating [5] guns with a value Δkone= 0.05 and Δk2= 0.15 mm, respectively. In FIG. Figure 3 shows graphs of the current dependence on the voltage of the control electrode, and the measured current values are represented by crosses on
Источники информацииInformation sources
1. Методика расчета первеанса электронной пушки / В.П. Рыбачек, В.К. Федяев, В.И. Юркин и др. - В кн.: Качество, прочность, надежность и технологичность ЭВП. - Киев: Наукова думка, 1976.1. The method of calculating the perveance of the electron gun / V.P. Rybachek, V.K. Fedyaev, V.I. Yurkin et al. - In the book: Quality, strength, reliability and manufacturability of EEC. - Kiev: Naukova Dumka, 1976.
2. Скапцов А.А., Кошелев B.C. Тепловые смещения в катодно-сеточном узле ЭВП СВЧ. - Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ, 1983, вып. 3(339), с. 67-69.2. Skaptsov A.A., Koshelev B.C. Thermal displacements in the cathode-grid node of the EEC microwave. - Electronic equipment. Ser. Microwave Electronics, 1983, no. 3 (339), p. 67-69.
3. В.П. Рябухо, И.С. Клименко, А.Н. Якунин. Исследование тепловых смещений электродов электронной пушки методами голографической и спекл-интерферометрии - Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ, 1986, вып. 2(386), с. 48-52.3. V.P. Ryabuho, I.S. Klimenko, A.N. Yakunin. The study of thermal displacements of the electrodes of the electron gun by methods of holographic and speckle interferometry - Electronic equipment. Ser. Microwave Electronics, 1986, no. 2 (386), p. 48-52.
4. Забирова Е.Г., Морев С.П., Якунин А.Н. Комплексный анализ теплофизических, термомеханических и электронно-оптических процессов в электронных пушках ЭВП СВЧ. - Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ, 1986, вып. 2(386), с. 27-30.4. Zabirova E.G., Morev S.P., Yakunin A.N. Comprehensive analysis of thermophysical, thermomechanical, and electron-optical processes in electron guns of high-voltage electronic components. - Electronic equipment. Ser. Microwave Electronics, 1986, no. 2 (386), p. 27-30.
5. Комплекс программ для проектирования на ЭВМ электронных пушек с сеточным управлением / А.И. Петросян, В.Д. Журавлева, В.В. Пензяков, В.И. Роговин // Прикладная физика. - 2002. - №3. - С. 127-133.5. A set of programs for computer-aided design of electronic guns with grid control / A.I. Petrosyan, V.D. Zhuravleva, V.V. Penzyakov, V.I. Rogovin // Applied Physics. - 2002. - No. 3. - S. 127-133.
6. Программа расчета многоскоростного аксиально-симметричного пучка в магнитном поле / В.Д. Журавлева, С.П. Морев, В.В. Пензяков, В.И. Роговин // Электронная техника. Сер. 1, Электроника СВЧ. - 1985. - Вып. 1. - С. 70.6. Program for calculating a multi-speed axially symmetric beam in a magnetic field / V.D. Zhuravleva, S.P. Morev, V.V. Penzyakov, V.I. Rogovin // Electronic Engineering. Ser. 1, Microwave Electronics. - 1985. - Vol. 1 .-- S. 70.
Claims (2)
1. The method of determining the magnitude of the longitudinal displacement of the thermal cathode (Δk) caused by its heating in a microwave device, including measuring the current of the gun I rev. at zero and at one or several negative relative to the cathode voltage values on the focusing electrode (FE), and Δk is determined from a comparison of I meas. with gun current values and calculated for two different longitudinal displacements of the cathode Δk 1 and Δk 2 at the same voltage value on the PV at which the gun current I meas. , according to the formula:
ΔI/I0изм.=(I0изм.-I1изм.)/I0изм., а и - относительные разности значений тока пушки, рассчитанных для двух разных продольных смещений катода Δк1 и Δк2 при тех же значениях напряжения U0, U1 на ФЭ, причем определение величины Δк на основе этого сравнения осуществляют по формуле:
2. A method for determining the magnitude of the longitudinal displacement of the thermal cathode (Δk) caused by its heating in a microwave device, including current measurements I 0izm. guns at zero relative to the cathode voltage U 0 on the focusing electrode (FE) and the gun current I 1 ism. with a negative voltage U 1 on the FE and comparison of the relative difference ΔI / I 0 ISM. measured current values with relative differences calculated current values, where
ΔI / I 0ism. = (I 0izm. -I 1izm. ) / I 0izm. , but and - the relative differences of the current values of the gun, calculated for two different longitudinal displacements of the cathode Δk 1 and Δk 2 at the same voltage values U 0 , U 1 on the PV, and the determination of Δk based on this comparison is carried out according to the formula:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014137222/07A RU2578213C1 (en) | 2014-09-05 | 2014-09-05 | Method of determining value of longitudinal displacement of thermal cathode caused by heating thereof in microwave device (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014137222/07A RU2578213C1 (en) | 2014-09-05 | 2014-09-05 | Method of determining value of longitudinal displacement of thermal cathode caused by heating thereof in microwave device (versions) |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012113699/07A Previously-Filed-Application RU2012113699A (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | METHOD FOR DETERMINING THE VALUE OF THE LONGITUDINAL DISPLACEMENT OF THE THERMOCATODE, CAUSED BY ITS HEATING IN THE MICROWAVE DEVICE (OPTIONS) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2578213C1 true RU2578213C1 (en) | 2016-03-27 |
Family
ID=55656537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014137222/07A RU2578213C1 (en) | 2014-09-05 | 2014-09-05 | Method of determining value of longitudinal displacement of thermal cathode caused by heating thereof in microwave device (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2578213C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1140186A1 (en) * | 1983-07-11 | 1985-02-15 | Предприятие П/Я А-7094 | Process for control of current autoelectronic cathode in microwave field |
RU2152102C1 (en) * | 1998-10-15 | 2000-06-27 | Лопин Михаил Иванович | Shf electronic device-istron |
RU2444081C1 (en) * | 2010-07-05 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" | Controlled generator on virtual cathode |
-
2014
- 2014-09-05 RU RU2014137222/07A patent/RU2578213C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1140186A1 (en) * | 1983-07-11 | 1985-02-15 | Предприятие П/Я А-7094 | Process for control of current autoelectronic cathode in microwave field |
RU2152102C1 (en) * | 1998-10-15 | 2000-06-27 | Лопин Михаил Иванович | Shf electronic device-istron |
RU2444081C1 (en) * | 2010-07-05 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" | Controlled generator on virtual cathode |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ, 1986 вып. 2(386) с. 27-30, 48-52. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Xu et al. | Decay vertex reconstruction and 3-dimensional lifetime determination at BES | |
JP5087079B2 (en) | Gas analyzer | |
CN108139358B (en) | Method for correcting measurement error due to temperature displacement of measurement device, and mass spectrometer using same | |
US8674300B2 (en) | Feedback loop for emitter flashing | |
JP5969229B2 (en) | Focused ion beam apparatus and ion beam optical system adjustment method | |
WO2021038244A1 (en) | Mass spectrometer calibration | |
US11646172B2 (en) | Charged particle beam apparatus | |
JP6454533B2 (en) | Charged particle beam equipment | |
US20170110285A1 (en) | Charged Particle Beam Apparatus | |
US20150060654A1 (en) | Charged particle beam device and arithmetic device | |
TW202107510A (en) | Charged particle beam apparatus | |
RU2578213C1 (en) | Method of determining value of longitudinal displacement of thermal cathode caused by heating thereof in microwave device (versions) | |
WO2018042531A1 (en) | Measuring device and measuring method | |
JP5277008B2 (en) | Pattern measurement condition setting method and pattern measurement condition setting apparatus | |
JP6834849B2 (en) | Impedance estimator | |
JP2004361367A (en) | Isotope-ratio analysis using plasma ion source mass analyzer | |
JP2013506835A (en) | System and method for maintaining accuracy of mass measurement | |
JP5463361B2 (en) | Device for measuring mean free path and vacuum vessel | |
JP5055157B2 (en) | Mass spectrometer | |
US2836790A (en) | Ionization tube | |
JP6213959B2 (en) | Mass spectrometer | |
KR20160118613A (en) | Method and apparatus for checking degree of vacuum of x-ray source | |
JP7487383B1 (en) | Method and device for estimating electron gun irradiation current, method for calculating sample thickness, and method for calculating precipitate number density | |
JP2015508898A (en) | Method for determining maximum mass peak in mass spectrometry | |
JP2008151756A (en) | Vacuum measuring technique and vacuum gauge |