RU2630251C1 - Electronic microwave instrument - Google Patents
Electronic microwave instrument Download PDFInfo
- Publication number
- RU2630251C1 RU2630251C1 RU2016113110A RU2016113110A RU2630251C1 RU 2630251 C1 RU2630251 C1 RU 2630251C1 RU 2016113110 A RU2016113110 A RU 2016113110A RU 2016113110 A RU2016113110 A RU 2016113110A RU 2630251 C1 RU2630251 C1 RU 2630251C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- collector
- electron beam
- vacuum housing
- current
- microwave
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
- H01J23/02—Electrodes; Magnetic control means; Screens
- H01J23/027—Collectors
Abstract
Description
Изобретение относится к области электронных сверхвысокочастотных (СВЧ) приборов больших мощностей пролетного типа, использующих магнитную систему для формирования и транспортировки электронного пучка. Такой прибор может быть использован в мощной СВЧ-электронике, например, в качестве источника мощного СВЧ-излучения для дополнительного нагрева плазмы в установках управляемого термоядерного синтеза.The invention relates to the field of electronic microwave devices of high power span type, using a magnetic system to form and transport an electron beam. Such a device can be used in high-power microwave electronics, for example, as a source of high-power microwave radiation for additional plasma heating in controlled thermonuclear fusion plants.
В мощной СВЧ-электронике существует проблема утилизации энергии отработавшего (отдавшего часть своей энергии для генерации СВЧ-излучения) электронного пучка. Например, в типичном мощном гиротроне непрерывного режима с энергией электронного пучка 3 МВт после генерации 1 МВт СВЧ-излучения (что соответствует 33% к.п.д.) в отработавшем электронном пучке будет сосредоточена мощность 2 МВт, которая и должна быть рассеяна на коллекторе. Длина зоны оседания пучка на типичном цилиндрическом коллекторе диаметром 20 см составляет примерно 5 см, и для идеально однородного отработанного электронного пучка плотность теплового потока (то есть, мощность тепла, выделяемого на единице площади токовоспринимающей поверхности коллектора) составит более 6 кВт/см2. На практике электронный пучок неоднороден, и плотность теплового потока неодинакова в различных точках поверхности. В результате максимальное значение плотности теплового потока оказывается в два-три раза больше, то есть 12-18 кВт/см2. Такие величины плотности теплового потока явно неприемлемы как для проектирования рациональной системы охлаждения, так и с точки зрения долговечности СВЧ прибора.In high-power microwave electronics, there is the problem of utilizing the energy of the spent (giving up part of its energy to generate microwave radiation) electron beam. For example, in a typical high-power continuous gyrotron with an electron beam energy of 3 MW after generating 1 MW of microwave radiation (which corresponds to 33% efficiency), a 2 MW power will be concentrated in the spent electron beam, which should be dissipated by the collector . The length of the beam settling zone on a typical cylindrical collector with a diameter of 20 cm is approximately 5 cm, and for a perfectly homogeneous spent electron beam, the heat flux density (i.e., the heat generated per unit area of the collector’s current-collecting surface) will be more than 6 kW / cm 2 . In practice, the electron beam is not uniform, and the heat flux density is not the same at different points on the surface. As a result, the maximum value of the heat flux density is two to three times greater, that is, 12-18 kW / cm 2 . Such values of the heat flux density are clearly unacceptable both for designing a rational cooling system and in terms of the durability of the microwave device.
Известны СВЧ приборы, устройство которых позволяет снизить плотность теплового потока на токовоспринимающую поверхность коллектора за счет расширения поперечного сечения электронного пучка и тем самым увеличения площади зоны оседания электронного пучка на токовоспринимающей поверхности коллектора под воздействием статического неадиабатического (значительно изменяющегося в пространстве на шаге траектории электрона (спирали переменного радиуса и шага)) магнитного поля. Примером служит СВЧ-прибор со статическим неадиабатическим магнитным полем в области коллектора, формируемым с помощью нескольких катушек [G.G. Denisov and V.N. Manuilov. The collector of a megawatt gyrotron with a static nonadiabatic magnetic field. Radiophysics and Quantum Electronics, Vol. 56, No. 6, 2013]. Минусом (изъяном) такого прибора является недостаточное (для мощных приборов) снижение плотности теплового потока (как максимум, примерно в 3 раза) и, соответственно, рабочей температуры токовоспринимающей поверхности коллектора.Microwave devices are known whose device allows to reduce the heat flux density to the collector current-sensing surface by expanding the cross section of the electron beam and thereby increase the area of the electron beam settling zone on the collector current-sensing surface under the influence of a static non-adiabatic (which varies significantly in space at the step of the electron path (spiral) variable radius and pitch)) of the magnetic field. An example is a microwave device with a static non-adiabatic magnetic field in the collector region, formed using several coils [G.G. Denisov and V.N. Manuilov. The collector of a megawatt gyrotron with a static nonadiabatic magnetic field. Radiophysics and Quantum Electronics, Vol. 56, No. 6, 2013]. The disadvantage (flaw) of such a device is an insufficient (for high-power devices) decrease in the heat flux density (by a maximum of about 3 times) and, accordingly, the working temperature of the collector's current-sensing surface.
Аналогом предлагаемого изобретения является электронный СВЧ-прибор [Faillon et al. Electron collector for electron tubes. United State Patent Number 4,933,594. Date June 12, 1990], содержащий вакуумный корпус, магнитную систему транспортировки пучка и коллектор отработавшего электронного пучка с токовоспринимающей поверхностью в виде поверхности цилиндра (коллектор является частью вакуумного корпуса), снаружи которого коаксиально расположена коллекторная сканирующая катушка, создающая переменное периодическое магнитное поле. При изменении магнитного поля коллекторной сканирующей катушки во времени отработанный электронный пучок перемещается по поверхности коллектора. В результате площадь поверхности, по которой сканирует (перемещается возвратно-поступательным образом) электронный пучок, может быть значительно больше, чем площадь зоны оседания пучка при отсутствии коллекторной сканирующей катушки, и максимальная рабочая температура токовоспринимающей поверхности коллектора, соответственно, снижается. Однако данный СВЧ-прибор имеет недостаток: максимальная рабочая температура токовоспринимающей поверхности оказывается существенно выше, чем получается при равномерном статическом распределении теплового потока на всю зону сканирования, из-за значительных колебаний рабочей температуры токовоспринимающей поверхности во времени. В результате реальный выигрыш от применения данного варианта СВЧ-прибора не столь велик, как можно было бы ожидать. Действительно, сам принцип сканирования подразумевает периодическое воздействие электронного пучка на произвольную точку токовоспринимающей поверхности коллектора и, следовательно, наличие колебаний температуры этой точки во времени с частотой сканирования. Размах этих колебаний, очевидно, уменьшается с увеличением частоты сканирования. В принципе, неограниченно увеличивая частоту сканирования, можно уменьшить размах колебаний до несущественной величины. Но в данном СВЧ-приборе частота сканирования ограничена сверху по причине экранирования переменного магнитного поля проводящим коллектором. На практике из-за указанного ограничения частота сканирования составляет не более чем несколько герц, чего явно недостаточно для устранения колебаний температуры.An analogue of the invention is an electronic microwave device [Faillon et al. Electron collector for electron tubes. United State Patent Number 4,933,594. Date June 12, 1990], comprising a vacuum housing, a magnetic beam transport system, and a spent electron beam collector with a current-sensing surface in the form of a cylinder surface (the collector is part of a vacuum housing), on the outside of which a collector scanning coil is created, which creates an alternating periodic magnetic field. When the magnetic field of the collector scanning coil changes in time, the spent electron beam moves along the surface of the collector. As a result, the surface area over which the electron beam scans (moves in a reciprocating manner) can be significantly larger than the area of the beam settling zone in the absence of a collector scanning coil, and the maximum working temperature of the collector current-sensing surface, respectively, decreases. However, this microwave device has a drawback: the maximum operating temperature of the current-sensing surface is much higher than that obtained with a uniform static distribution of the heat flux over the entire scanning zone, due to significant fluctuations in the operating temperature of the current-sensing surface in time. As a result, the real gain from the use of this version of the microwave device is not as large as one might expect. Indeed, the scanning principle itself implies the periodic action of an electron beam on an arbitrary point on the collector's current-receiving surface and, therefore, the presence of temperature fluctuations of this point in time with the scanning frequency. The magnitude of these oscillations obviously decreases with increasing scanning frequency. In principle, by unlimitedly increasing the scanning frequency, one can reduce the oscillation range to an insignificant value. But in this microwave device, the scanning frequency is limited from above due to the shielding of the alternating magnetic field by the conductive collector. In practice, due to this limitation, the scanning frequency is not more than a few hertz, which is clearly not enough to eliminate temperature fluctuations.
За прототип взят электронный СВЧ прибор [Ларичев Ю.Д., Фикс А.Ш. СВЧ-прибор. Авторское свидетельство СССР SU 1238617 А]. Как и предлагаемый электронный СВЧ-прибор, прототип содержит вакуумный корпус, магнитную систему транспортировки электронного пучка, коллектор с токовоспринимающей поверхностью в виде тела вращения (коллектор является частью вакуумного корпуса), коаксиально коллектору снаружи вакуумного корпуса расположена коллекторная сканирующая катушка, создающая переменное периодическое магнитное поле в области коллектора. Равномерность тепловой нагрузки достигается небольшим профилированием - медленным изменением радиуса коллектора вдоль оси симметрии прибора. Недостаток прототипа идентичен недостатку приведенного выше аналога изобретения: значительные неустранимые колебания рабочей температуры токовоспринимающей поверхности коллектора во времени. Причина неустранимости этих значительных колебаний также обусловлена ограничением сверху частоты сканирования электронного пучка вследствие экранирования переменного магнитного поля проводящим телом коллектора.The prototype is an electronic microwave device [Larichev Yu.D., Fix A.Sh. Microwave device. USSR copyright certificate SU 1238617 A]. Like the proposed electronic microwave device, the prototype contains a vacuum housing, a magnetic system for transporting the electron beam, a collector with a current-sensing surface in the form of a body of revolution (the collector is part of the vacuum housing), a collector scanning coil, creating an alternating periodic magnetic field, is coaxial to the collector outside the vacuum housing in the collector area. The uniformity of the heat load is achieved by small profiling - a slow change in the radius of the collector along the axis of symmetry of the device. The disadvantage of the prototype is identical to the disadvantage of the above analogue of the invention: significant unrecoverable fluctuations in the operating temperature of the current-sensing surface of the collector in time. The cause of the inevitability of these significant oscillations is also due to the upper limit of the scanning frequency of the electron beam due to the shielding of an alternating magnetic field by the collector's conducting body.
Задачей, на которую направлено предлагаемое изобретение, является снижение максимальной рабочей температуры токовоспринимающей поверхности коллектора электронного СВЧ-прибора при заданной рассеиваемой мощности отработавшего электронного пучка.The task to which the invention is directed is to reduce the maximum operating temperature of the current-sensing surface of the collector of an electronic microwave device at a given dissipated power of the spent electron beam.
Технический эффект достигается тем, что предлагаемый СВЧ-прибор включает вакуумный корпус, магнитную систему формирования и транспортировки электронного пучка, коллектор отработанного электронного пучка в виде длинного тела вращения с медленно изменяющимся вдоль оси симметрии радиусом, одна из поверхностей которого является токовоспринимающей, а также расположенную коаксиально коллектору снаружи вакуумного корпуса коллекторную сканирующую катушку.The technical effect is achieved by the fact that the proposed microwave device includes a vacuum housing, a magnetic system for the formation and transportation of an electron beam, a spent electron beam collector in the form of a long body of revolution with a radius slowly varying along the axis of symmetry, one of the surfaces of which is current-sensing, and also located coaxially collector outside the vacuum housing collector scanning coil.
Новым по сравнению с прототипом является то, что коллектор выполнен отдельно от вакуумного корпуса, вакуумный корпус выполнен из материала с низкой электропроводностью, коаксиально коллектору снаружи вакуумного корпуса дополнительно размещена коллекторная корректирующая катушка, создающая статическое магнитное поле, токовоспринимающей поверхностью коллектора является внешняя поверхность тела вращения.New in comparison with the prototype is that the collector is made separately from the vacuum housing, the vacuum housing is made of material with low electrical conductivity, the collector correcting coil is additionally placed coaxially to the collector outside the vacuum housing, creating a static magnetic field, the current surface of the collector is the outer surface of the rotation body.
В частном случае реализации устройства по п. 2 новым является то, что к электрически изолированному от корпуса коллектору дополнительно подключен источник высокого напряжения.In the particular case of the implementation of the device according to
Изобретение поясняется следующими чертежами:The invention is illustrated by the following drawings:
На Фиг. 1 изображен предлагаемый электронный СВЧ-прибор.In FIG. 1 shows the proposed electronic microwave device.
На Фиг. 2 изображен электронный СВЧ-прибор-прототип.In FIG. 2 shows an electronic microwave prototype device.
На Фиг. 3 изображена зависимость температуры произвольной точки токовоспринимающей поверхности коллектора от времени.In FIG. Figure 3 shows the time dependence of the temperature of an arbitrary point on the collector's surface of the collector.
Предлагаемый электронный СВЧ-прибор изображен на Фиг. 1. Как и прототип (см. Фиг. 2), предлагаемый электронный СВЧ-прибор содержит вакуумный корпус 1, магнитную систему 2 формирования и транспортировки электронного пучка 3, коллектор 4 в виде длинного тела вращения с медленно изменяющимся вдоль оси симметрии радиусом с токовоспринимающей поверхностью 5 и коллекторную сканирующую катушку 6, расположенную коаксиально коллектору 4 снаружи вакуумного корпуса 1 и создающую переменное периодическое магнитное поле, необходимое для сканирования (перемещения возвратно-поступательным образом) отработавшего электронного пучка 3 по токовоспринимающей поверхности 5 коллектора 4. Электронный пучок 3 в области коллектора 4 движется по траектории 7, при минимальном поле коллекторной сканирующей катушки 6 - по траектории 8, а при максимальном значении поля - по траектории 9. Как и в аналогах, зона сканирования электронного пучка 3 может значительно превышать зону оседания пучка в отсутствие переменного периодического магнитного поля коллекторной сканирующей катушки 6. В отличие от прототипа в предлагаемом СВЧ-приборе дополнительно присутствует коллекторная корректирующая катушка 10, необходимая для коррекции постоянного магнитного поля магнитной системы 2 формирования и транспортировки электронного пучка 3 с тем, чтобы в совокупности с последней обеспечить прохождение отработавшего электронного пучка 3 снаружи коллектора 4, который в предлагаемом СВЧ-приборе выполнен отдельно от вакуумного корпуса 1, и падение его на токовоспринимающую поверхность 5 коллектора 4, поскольку токовоспринимающей поверхностью 5 коллектора 4 является внешняя поверхность тела вращения. Коллекторная корректирующая катушка 10 создает в области прохождения электронного пучка 3 статическое неоднородное магнитное поле.The proposed electronic microwave device is shown in FIG. 1. Like the prototype (see Fig. 2), the proposed microwave device contains a
Качественная зависимость температуры Т произвольной точки токовоспринимающей поверхности 5 коллектора 4 в установившемся непрерывном режиме от времени t изображена на Фиг. 3 и может быть установлена из следующих простых соображений. В течение времени прохождения электронным пучком 3 данной точки температура растет, а затем медленно убывает (за счет теплопередачи и охлаждения) до тех пор, пока электронный пучок 3 снова не вернется к этой точке. Таким образом, зависимость температуры произвольной точки токовоспринимающей поверхности 5 коллектора 4 от времени представляет собой колебательный процесс с частотой сканирования от минимальной температуры Tmin до максимальной Tmax (Фиг. 3) вокруг средней по времени температуры Т*. Очевидно, средний нагрев T*-T0 (разница между средней по времени температурой T* и температурой окружающей среды T0) токовоспринимающей поверхности 5 определяется средней по времени плотностью теплового потока и не зависит от частоты сканирования. Размах же Tmax-Tmin колебаний температуры существенно зависит от частоты сканирования и стремится к нулю при повышении частоты сканирования до бесконечности (в отсутствие других ограничивающих факторов). Если частота сканирования относительно низка (Фиг. 3, кривая а), то размах колебаний температуры Tmax-Tmin может быть существенно больше среднего нагрева T*-T0 токовоспринимающей поверхности 5, что может привести к негативным последствиям (к значительному уменьшению долговечности или даже к плавлению коллектора 4). Если же частота сканирования сравнительно высока (Фиг. 3, кривая б), то температура выбранной точки коллектора 4 будет почти постоянной во времени, равной средней по времени T*, испытывая лишь небольшие колебания. Поскольку средний по времени нагрев T*-T0 данной точки один и тот же для любой частоты сканирования, то переход к более высокой частоте можно интерпретировать как уменьшение размаха колебаний приращения температуры вокруг одного и того же значения T* (с одновременным увеличением частоты колебаний).A qualitative dependence of the temperature T of an arbitrary point on the current-sensing surface 5 of the collector 4 in a steady-state continuous mode on time t is depicted in FIG. 3 and can be established from the following simple considerations. During the time the
Как уже было упомянуто ранее, коллектор 4 прототипа одновременно является частью вакуумного корпуса 1 (см. Фиг. 2). В силу самого своего назначения (обеспечить оседание электронного пучка 3 и снятие выделяющегося тепла путем охлаждения) коллектор 4 должен быть изготовлен из материала с хорошей (высокой) электропроводностью и теплопроводностью - обычно из меди. Но такой коллектор 4 у прототипа, будучи выполнен как часть вакуумного корпуса 1, при достаточно высокой частоте сканирования сильно экранирует переменное магнитное поле. В результате на практике из-за ограничения сверху частоты сканирования проводящим коллектором 4 в прототипе реализуется случай, показанный на Фиг. 3 (кривая а), когда размах колебаний рабочей температуры сравним со средним нагревом или даже существенно превосходит его. Особенно велик размах колебаний температуры в точках токовоспринимающей поверхности 5 вблизи границы зоны сканирования, где электронный пучок 3 «застаивается» при повороте.As already mentioned, the prototype manifold 4 is simultaneously part of the vacuum housing 1 (see FIG. 2). Due to its very purpose (to ensure the settling of the
В предлагаемом СВЧ-приборе, в отличие от прототипа, коллектор 4 отделен от вакуумного корпуса 1, что позволяет использовать для вакуумного корпуса 1 металл с относительно низкой электропроводностью (например, нержавеющую сталь). В результате экранирование переменного периодического магнитного поля коллекторной сканирующей катушки 6 вакуумным корпусом 1 сравнительно невелико. Экранирование же переменного периодического магнитного поля коллектором 4 существенно лишь в пространственной области внутри коллектора 4. Снаружи коллектора 4, где проходит электронный пучок 3, экранирование при определенных условиях существенно меньше.In the proposed microwave device, in contrast to the prototype, the collector 4 is separated from the
Действительно, экранирование происходит из-за индукционных токов, наводимых в коллекторе 4 переменным периодическим магнитным полем коллекторной сканирующей катушки 6. Но хорошо известно, что магнитное поле таких круговых, однородных вдоль оси симметрии токов сосредоточено внутри этой области токов, а снаружи отсутствует. Это хорошо видно на примере магнитного поля идеального соленоида (длинной тонкой цилиндрической катушки с постоянной вдоль оси симметрии плотностью тока), которое сосредоточено исключительно внутри соленоида; снаружи соленоида магнитное поле отсутствует. Следовательно, для однородного в области коллектора 4 переменного периодического магнитного поля коллекторной сканирующей катушки 6 и коллектора 4 в виде длинной тонкой цилиндрической оболочки экранирование переменного периодического магнитного поля в пространственной области снаружи коллектора 4 отсутствует. Если же радиус коллектора 4 слабо зависит от продольной координаты, то экранирование в пространственной области снаружи коллектора 4 будет, но оно будет значительно меньше, чем в пространственной области внутри коллектора 4.Indeed, the shielding is due to the induction currents induced in the collector 4 by the alternating periodic magnetic field of the
Таким образом, в предлагаемом СВЧ-приборе значительно снижается экранирование переменного магнитного поля коллекторной сканирующей катушки 6 в области распространения электронного пучка 3 по сравнению с прототипом, что позволяет перейти к существенно более высокой частоте сканирования, значительно снижая максимальную рабочую температуру Tmax. В результате при тех же геометрических размерах коллектора 4 можно значительно снизить максимальную рабочую температуру токовоспринимающей поверхности 5 коллектора 4 и значительно повысить долговечность СВЧ-прибора при той же рассеиваемой мощности отработавшего электронного пучка 3 или, сохранив ту же рабочую температуру и долговечность, значительно повысить рассеиваемую мощность отработавшего пучка 3.Thus, in the proposed microwave device, the shielding of the alternating magnetic field of the
Оценим выигрыш в максимально допустимой частоте сканирования для коллектора 4 предлагаемого СВЧ-прибора по сравнению с коллектором 4 прототипа. Для тела коллектора 4 прототипа, близкого по форме к длинной тонкой немагнитной цилиндрической оболочке, характерная частота fколл [Гц] начала значительного экранирования составляет [см. В.В. Васильев, Л.Л. Коленский, Ю.А. Медведев, Б.М. Степанов. Проводящие оболочки в импульсном электромагнитном поле. М., Энергоатомиздат, 1982]:We estimate the gain in the maximum allowable scanning frequency for collector 4 of the proposed microwave device compared to collector 4 of the prototype. For the body of the collector 4 of the prototype, close in shape to a long thin non-magnetic cylindrical shell, the characteristic frequency f call [Hz] of the beginning of significant shielding is [see V.V. Vasiliev, L.L. Kolensky, Yu.A. Medvedev, B.M. Stepanov. Conductive shells in a pulsed electromagnetic field. M., Energoatomizdat, 1982]:
где 
В предлагаемом СВЧ-приборе экранирование осуществляется вакуумным корпусом 1, а для вакуумного корпуса, близкого по форме к длинной тонкой немагнитной цилиндрической оболочке, характерная частота 
где σкорп - проводимость материала вакуумного корпуса 1 предлагаемого СВЧ-прибора [Ом-1м], Rкорп - радиус вакуумного корпуса 1 предлагаемого СВЧ-прибора [м], hкорп - толщина вакуумного корпуса 1 предлагаемого СВЧ-прибора [м].where σ cor - conductivity of the material of the
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет увеличить частоту сканирования в 
Пример: Для типичного мощного гиротрона коллектор, выполненный из меди 
Во многих практически важных ситуациях такое техническое решение позволит значительно снизить максимальную рабочую температуру токовоспринимающей поверхности 5 коллектора 4 при той же рассеиваемой мощности отработавшего электронного пучка 3, то есть значительно увеличить долговечность СВЧ-прибора или, сохранив ту же максимальную рабочую температуру, существенно увеличить значение рассеиваемой мощности отработавшего электронного пучка 3 при той же долговечности прибора.In many practically important situations, this technical solution will significantly reduce the maximum operating temperature of the current-sensing surface 5 of the collector 4 with the same dissipated power of the spent
В частном случае реализации изобретения по п. 2 к изолированному от вакуумного корпуса 1 коллектору 4 дополнительно подключен источник высокого напряжения, тормозящего электронный пучок 3. Такое подключение дает возможность произвести рекуперацию энергии электронного пучка 3. Типичный КПД гиротрона без рекуперации составляет 30-35%, а с рекуперацией - около 50%. Кроме весьма заметного повышения КПД, рекуперация очень сильно снижает мощность, рассеиваемую на коллекторе 4. Так, при повышении КПД с 33% до 50% в мегаваттном гиротроне мощность на коллекторе 4 снижается вдвое: с 2 МВт до 1 МВт [см. А.Л. Гольденберг, Г.Г. Денисов, В.Е. Запевалов, А.Г. Литвак, В.А. Флягин. Мазеры на циклотронном резонансе: состояние и проблемы. Известия ВУЗов, Радиофизика, 1996, т. 39, №6, сс. 635-670; Денисов Г.Г., Запевалов В.Е., Литвак А.Г., Мясников В.Е. Гиротроны мегаваттного уровня мощности для систем электронно-циклотронного нагрева и генерации тока в установках УТС. Известия ВУЗов, Радиофизика, 2003, т. 46, №10, сс. 845-858; G.G. Denisov, A.G.Litvak, V.E. Myasnikov, E.M. Tai, V.E. Zapevalov. Development in Russia of high-power gyrotrons for fusion. Nuclear Fusion, 48, №5, 2008, 5 pp.]. В итоге при той же мощности излучения СВЧ-прибора значительно снижается рассеиваемая мощность отработавшего электронного пучка 3. В результате значительно снижается плотность теплового потока на токовоспринимающую поверхность 5 коллектора 4 и в итоге снижается максимальная рабочая температура токовоспринимающей поверхности 5 со всеми вытекающими отсюда последствиями (например, возможностью повышения долговечности СВЧ-прибора и т.д.).In the particular case of the invention according to
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет существенно снизить максимальную рабочую температуру поверхности коллектора электронного СВЧ-прибора и дает возможность, например, повысить долговечности СВЧ-прибора при заданной мощности СВЧ-излучения (и заданной рассеиваемой мощности отработавшего электронного пучка) или повысить максимально возможную рассеиваемую мощность отработавшего электронного пучка и мощность СВЧ-излучения (если, конечно, мощность излучения не ограничена другими факторами) при заданной максимальной рабочей температуре токовоспринимающей поверхности коллектора или долговечности СВЧ-прибора.Thus, the present invention can significantly reduce the maximum operating temperature of the collector surface of an electronic microwave device and makes it possible, for example, to increase the durability of a microwave device at a given microwave power (and a given dissipated power of the spent electron beam) or to increase the maximum possible dissipated power of the spent electron beam and microwave power (unless, of course, the radiation power is not limited by other factors) for a given maximum working temperature of the collector surface of the collector or the durability of the microwave device.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016113110A RU2630251C1 (en) | 2016-04-05 | 2016-04-05 | Electronic microwave instrument |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016113110A RU2630251C1 (en) | 2016-04-05 | 2016-04-05 | Electronic microwave instrument |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2630251C1 true RU2630251C1 (en) | 2017-09-06 |
Family
ID=59797673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016113110A RU2630251C1 (en) | 2016-04-05 | 2016-04-05 | Electronic microwave instrument |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2630251C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4933594A (en) * | 1988-01-13 | 1990-06-12 | Thomson-Csf | Electron collector for electron tubes |
| US6025678A (en) * | 1996-12-10 | 2000-02-15 | Thomson Tubes Electroniques | Linear-beam microwave tube with output cavity beyond the collector |
| SU1238617A1 (en) * | 1984-10-02 | 2000-05-10 | Институт прикладной физики АН СССР | Microwave device |
| RU2576391C1 (en) * | 2014-11-18 | 2016-03-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) | Electronic microwave gadget |
-
2016
- 2016-04-05 RU RU2016113110A patent/RU2630251C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1238617A1 (en) * | 1984-10-02 | 2000-05-10 | Институт прикладной физики АН СССР | Microwave device |
| US4933594A (en) * | 1988-01-13 | 1990-06-12 | Thomson-Csf | Electron collector for electron tubes |
| US6025678A (en) * | 1996-12-10 | 2000-02-15 | Thomson Tubes Electroniques | Linear-beam microwave tube with output cavity beyond the collector |
| RU2576391C1 (en) * | 2014-11-18 | 2016-03-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) | Electronic microwave gadget |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Thumm | Progress on gyrotrons for ITER and future thermonuclear fusion reactors | |
| Yambe et al. | Experimental study on generation of electron beam utilizing cold cathode in the weakly relativistic energy region | |
| US9892882B1 (en) | Inverted magnetron with amplifying structure and associated systems and methods | |
| RU2630251C1 (en) | Electronic microwave instrument | |
| CN112563094B (en) | Method for inhibiting electron beam backflow in non-foil diode | |
| Dwivedi et al. | Design expressions for the magnetically insulated line oscillator | |
| JP7096779B2 (en) | Ion source, and circular accelerator and particle beam therapy system using it | |
| RU2576391C1 (en) | Electronic microwave gadget | |
| Tsarev et al. | 3-D evaluation of energy extraction in multitube double-gap resonator installed downstream of a multibeam klystron | |
| US8004197B2 (en) | Method and apparatus for collector sweeping control of an electron beam | |
| Yuvaraj et al. | Design studies of a 3-MW, multifrequency (170/204/236 GHz) DEMO class triangular corrugated coaxial cavity gyrotron | |
| Hoff et al. | Three-dimensional simulations of magnetic priming of a relativistic magnetron | |
| KR101679518B1 (en) | Magnetron | |
| US20190115133A1 (en) | Apparatus and method for magnetic field compression using a toroid coil structure | |
| Xu et al. | Design of a high-harmonic gyrotron with a permanent magnet system | |
| Xiao et al. | Design and high-power test of 800-kW UHF klystron for CEPC | |
| Singh et al. | Development of normal conducting cavity magnet for 42 GHz 200 kW long pulse gyrotron | |
| Zapevalov | Problems And Solutions For Collector Systems Of Powerful Gyrotrons | |
| Yakovlev et al. | Limitations on area compression of beams from pierce guns | |
| Volkov et al. | New RF gun for Novosibirsk ERL FEL | |
| Jory et al. | Gyrotron oscillators for fusion heating | |
| Proyavin et al. | Highly efficient technological gyrotron system with magnetically shielded solenoid | |
| Eppley | Design of a 100 MW X-band klystron | |
| CN109148242A (en) | A kind of electromagnetism wave oscillator | |
| Slutz | Ion divergence generated by nonuniform current density of intense ion beams |