RU73125U1

RU73125U1 - RUNNING WAVE LAMP WITH MAGNETIC PERIODIC FOCUSING SYSTEM

Info

Publication number: RU73125U1
Application number: RU2007145944/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Павлович Морев; Андрей Вячеславович Архипов; Александр Николаевич Дармаев; Дмитрий Александрович Комаров
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Торий"
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2008-05-10

Abstract

Область использования: электровакуумные приборы СВЧ, в частности, устройство лампы бегущей волны (ЛБВ) О-типа с магнитной периодической фокусирующей системой (МПФС). Сущность изобретения: ЛБВ содержит совмещенную с резонаторной замедляющей системой (ЗС) МПФС, состоящую из чередующихся аксиально-намагниченных кольцевых магнитов, полюсных наконечников и вставок из ферромагнитного материала. Для обеспечения требуемого уровня гармонических составляющих фокусирующего магнитного поля с несинусоидальным распределением, по крайней мере, часть МПФС, расположенная после ввода ВЧ энергии, состоит из примыкающих друг другу ячеек, каждая из которых включает в себя не менее одного магнита с однонаправленной в осевом направлении намагниченностью и три вставки из ферромагнитного материала, расположенные между полюсными наконечниками. Магниты в каждых двух соседних ячейках имеют противоположную намагниченность. Вставки размещены с зазором относительно полюсных наконечников во втулках, выполненных в виде ступенчатых тел вращений, закреплены кольцевыми элементами и образуют внутренние полости ВЧ резонаторов ЗС. Втулки и кольцевые элементы выполнены из немагнитного материала с высокой теплопроводностью и входят вместе с полюсными наконечниками в состав вакуумной оболочки ЛБВ. Техническим результатом является повышение токопрохождения электронного пучка в ЛБВ коротковолновой части СВЧ диапазона за счет обеспечения фокусировки интенсивного электронного потока в пролетном канале в ЛБВ с малыми пульсациями. 2 з.п. формулы, 9 ил.Field of use: microwave vacuum devices, in particular, O-type traveling wave lamp (TWT) device with a magnetic periodic focusing system (MPFS). The inventive TWT contains combined with a resonant retardation system (ZS) MPPS, consisting of alternating axially magnetized ring magnets, pole pieces and inserts of ferromagnetic material. To ensure the required level of harmonic components of the focusing magnetic field with a non-sinusoidal distribution, at least the part of the MPPS located after the input of the RF energy consists of adjacent cells, each of which includes at least one magnet with unidirectional axial magnetization and three inserts of ferromagnetic material located between the pole pieces. Magnets in every two neighboring cells have the opposite magnetization. The inserts are placed with a gap relative to the pole pieces in the bushings, made in the form of stepped bodies of revolution, fixed by ring elements and form the internal cavity of the RF resonators ZS. The bushings and ring elements are made of non-magnetic material with high thermal conductivity and are included with the pole pieces in the composition of the TWT vacuum casing. The technical result is to increase the electron beam current flow in the TWT of the short-wave part of the microwave range by providing focusing of the intense electron beam in the transit channel in the TWT with low ripple. 2 s.p. formulas, 9 ill.

Description

Полезная модель относится к электровакуумным приборам СВЧ, в частности, к устройству ламп бегущей волны (ЛБВ), используемых в качестве генераторов, усилителей, переключателей тока и других устройств.The utility model relates to microwave microwave devices, in particular, to the device of traveling wave tubes (TWT) used as generators, amplifiers, current switches, and other devices.

Одним из требований, предъявляемым к мощным ЛБВ, является обеспечение ее работы с высоким уровнем прохождения электронного потока на коллектор. Именно от высокого уровня прохождения пучка через пролетный канал зависят величина выходной высокочастотной мощности, коэффициент полезного действия, а также надежность работы ЛБВ.One of the requirements for powerful TWT is to ensure its operation with a high level of electron flow through the collector. It is precisely the high level of beam passage through the passage channel that determines the value of the high-frequency output power, the efficiency, and also the reliability of the TWT operation.

Известна конструкция ЛБВ с МПФС (патент США №4399389, кл. 315-3.5, 1983), в которой диафрагмы ВЧ резонаторов выполнены в виде вставок специальной формы из немагнитного материала, размещенных между полюсными наконечниками, вследствие чего период МПФС становится в два раза больше периода ЗС и размеры магнитов становятся достаточными для обеспечения требуемой величины фокусирующего магнитного поля.A known TWT design with MPFS (US patent No. 4399389, CL 315-3.5, 1983), in which the diaphragms of the RF cavities are made in the form of inserts of a special form of non-magnetic material placed between the pole pieces, as a result of which the MPPS period becomes twice the period ZS and the size of the magnets become sufficient to provide the required magnitude of the focusing magnetic field.

Основным недостатком ЛБВ с МПФС со знакопеременным магнитным полем является наличие чередующихся областей устойчивой и неустойчивой фокусировки электронного пучка, характеризующихся так называемым параметром магнитного поля а, величина которого прямо пропорциональна квадрату произведения амплитуды фокусирующего магнитного поля и его периода и обратно пропорциональна величине потенциала замедляющей системы (ЗС). При некоторых значениях параметра магнитного поля а амплитуда пульсаций потока может неограниченно возрастать по мере продвижения пучка вдоль оси пролетного канала и токопрохождение пучка резко ухудшается. На практике наибольшее распространение получила фокусировка пучка синусоидальным магнитным полем в первой зоне устойчивости, для которой параметр магнитного поля с учетом пространственного заряда должен быть меньше критического значенияThe main disadvantage of TWTs with MPFS with an alternating magnetic field is the presence of alternating areas of stable and unstable focusing of the electron beam, characterized by the so-called magnetic field parameter a, the magnitude of which is directly proportional to the square of the product of the amplitude of the focusing magnetic field and its period and is inversely proportional to the value of the potential of the slowing system (ZS ) For some values of the magnetic field parameter a, the amplitude of the flow pulsations can increase unlimitedly as the beam moves along the axis of the passage channel, and the beam’s current passage sharply deteriorates. In practice, focusing of the beam by a sinusoidal magnetic field in the first stability zone, for which the magnetic field parameter taking into account the space charge should be less than the critical value, is most widespread.

Для ЛБВ средней и высокой мощности коротковолновой части СВЧ диапазона амплитуда магнитного поля, необходимая для получения пучка требуемого диаметра, часто оказывается столь высокой, что не может быть реализована при заданных конструктивных размерах магнитов, а увеличение последних приводит к нарушению требования (1). Фокусировка во второй и следующих зонах устойчивого формирования пучка в синусоидальном поле практически не применяется по причине большой величины пульсаций пучка, возникающих из-за недостаточной крутизны нарастания поля на границах соседних ячеек МПФС при больших периодах.For the TWT of medium and high power of the short-wave part of the microwave range, the magnetic field amplitude necessary to obtain a beam of the required diameter often turns out to be so high that it cannot be realized for given design sizes of magnets, and an increase in the latter violates requirement (1). Focusing in the second and subsequent zones of stable beam formation in a sinusoidal field is practically not used due to the large magnitude of the pulsations of the beam arising due to the insufficient steepness of the field growth at the boundaries of neighboring MPPS cells for large periods.

Для повышения области устойчивой фокусировки электронного потока применяют МПФС с несинусоидальным распределением магнитного поля, которое обеспечивается за счет ввода высших гармонических составляющих.To increase the area of stable focusing of the electron beam, MPPS is used with a non-sinusoidal distribution of the magnetic field, which is ensured by introducing higher harmonic components.

Ближайшим прототипом предлагаемого изобретения является конструкция ЛБВ с магнитной периодической фокусирующей системой (МПФС), состоящей из аксиально-намагниченных кольцевых магнитов, полюсных наконечников из ферромагнитного материала, пространственно совмещенных с емкостными втулками резонаторов, диафрагм из немагнитного материала с емкостными втулками, установленных между полюсными наконечниками (US №3324339, Кл.315-3.5, 1967 г.), в которой требуемая величина магнитного поля достигается за счет увеличения протяженности магнитов в осевом направлении и увеличения вследствие этого периода МПФС по сравнению с периодом ЗС в два раза. Пространственная совместимость конструкции МПФС с ЗС достигается чередованием полюсных наконечников внутри вакуумной оболочки с образующими ВЧ резонатор медными диафрагмами. Кроме того, в этой конструкции, между полюсными наконечниками МПФС размещается один или два кольцевых элемента из ферромагнитного материала, закрепленных на тонкостенных медных дисках диафрагмы ВЧ резонатора. За счет этого создается несинусоидальное распределение осевой компоненты индукции магнитного поля со значительными положительными величинами третьей или третьей и пятой гармоник.The closest prototype of the present invention is the construction of the TWT with a magnetic periodic focusing system (MPFS), consisting of axially magnetized ring magnets, pole pieces made of ferromagnetic material, spatially aligned with capacitive bushings of resonators, diaphragms made of non-magnetic material with capacitive bushings installed (between pole pieces US No. 334339, Cl. 315-3.5, 1967), in which the required magnetic field is achieved by increasing the length of the magnets in the axial The direction and thereby increase MPFS period compared with the period of AP twice. The spatial compatibility of the MPFS design with the CS is achieved by alternating the pole pieces inside the vacuum shell with the copper diaphragms forming the RF cavity. In addition, in this design, between the pole tips of the MPFS, one or two ring elements of ferromagnetic material are mounted on thin-walled copper disks of the diaphragm of the RF resonator. Due to this, a non-sinusoidal distribution of the axial component of the magnetic field induction with significant positive values of the third or third and fifth harmonics is created.

Недостаток этой конструкции связан с тем, что при переходе в коротковолновую часть СВЧ диапазона, элементы ЗС становятся миниатюрными и работоспособность конструкции становится проблематичной. Так, для работы ЛБВ в 3-х см диапазоне длин волн при уровне ускоряющих напряжений менее 20000 В кольцевая втулка из ферромагнитного материала имеет следующие типичные размеры: толщина 0,25-0,5 мм, внутренний диаметр втулки 2,0-3,0 мм, протяженность втулки в осевом направлении 3-4 мм. Толщина тонкостенного медного диска составляет ~0,8-1,2 мм. Требуемая для фокусировки интенсивного пучка амплитуда магнитного поля может составлять ~0,3 Тл.The disadvantage of this design is that when switching to the short-wave part of the microwave range, the elements of the surroundings become miniature and the performance of the design becomes problematic. So, for TWT operation in the 3 cm wavelength range at an accelerating voltage level of less than 20,000 V, the annular sleeve of ferromagnetic material has the following typical dimensions: thickness 0.25-0.5 mm, inner diameter of the sleeve 2.0-3.0 mm, the length of the sleeve in the axial direction of 3-4 mm The thickness of the thin-walled copper disk is ~ 0.8-1.2 mm. The amplitude of the magnetic field required for focusing an intense beam can be ~ 0.3 T.

При таких размерах материал емкостных кольцевых втулок находится в насыщении и требуемое распределение магнитного поля не обеспечивается. Кроме того, соосное закрепление ферромагнитной кольцевой втулки на тонкостенном медном диске становится нетехнологичным и труднореализуемым при условии обеспечения малых допусков на отклонения размеров ВЧ резонаторов, обусловленное электродинамическими характеристиками замедляющей системы. Размещение в ЗС большого количества (до нескольких десятков) ферромагнитных кольцевых втулок, расположенных с перекосом их осей друг относительно друга, приводит к уменьшению реального сечения пролетного канала, а также к появлению поперечных составляющих магнитного поля. Ухудшение условий транспортировки электронного потока приводит к уменьшению доли тока пучка, проходящего через пролетный канал ЗС, а также к уменьшению выходной мощности и КПД прибора и тепловой перегрузке ЗС.With such dimensions, the material of the capacitive ring bushings is saturated and the required magnetic field distribution is not provided. In addition, the coaxial fastening of the ferromagnetic ring sleeve on a thin-walled copper disk becomes non-technological and difficult to implement, provided that small tolerances for deviations in the size of the RF cavities are provided, due to the electrodynamic characteristics of the slow-wave system. Placing a large number (up to several dozens) of ferromagnetic annular sleeves located in the ZS, with their axes skewed relative to each other, leads to a decrease in the actual cross section of the passage channel, as well as to the appearance of transverse components of the magnetic field. The worsening conditions of electron beam transport leads to a decrease in the fraction of the beam current passing through the span channel of the ZS, as well as to a decrease in the output power and efficiency of the device and thermal overload of the ZS.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение мощности и КПД ЛБВ с МПФС.The task to which the invention is directed is to increase the power and efficiency of TWT with MPPS.

Технический результат использования полезной модели заключается в улучшении токопрохождения интенсивного электронного потока через пролетный канал мощной ЛБВ за счет уменьшения пульсаций границы пучка в статическом и динамическом режимах работы.The technical result of using the utility model is to improve the current flow of intense electron flux through the passage channel of a powerful TWT by reducing the pulsations of the beam boundary in static and dynamic modes of operation.

Поставленная задача решается таким образом, что в ЛБВ с магнитной периодической фокусирующей системой (МПФС), состоящей из аксиально-намагниченных кольцевых магнитов и полюсных наконечников из ферромагнитного материала, пространственно совмещенных с резонаторной замедляющей системой (ЗС), по крайней мере часть МПФС, расположенная после ввода ВЧ-энергии, состоит из примыкающих друг к другу ячеек, каждая из которых содержит не менее одного магнита с однонаправленной в осевом направлении намагниченностью и три ферромагнитные вставки, расположенные с зазором между полюсными наконечниками и между собой во втулках из немагнитного материала, и закрепленные кольцевыми элементами из немагнитного материала, причем намагниченность магнитов в соседних ячейках МПФС имеет противоположное направление. Кроме того, втулки в ЛБВ с МПФС выполнены в виде ступенчатых тел вращения, состоящих по меньшей мере из двух цилиндрических частей, и образуют вместе с размещенными и закрепленными кольцевыми элементами вставками внутренние полости ВЧ резонаторов ЗС, так что отношение периода МПФС к периоду ЗС равно четырем. Кроме того, немагнитные втулки и кольцевые элементы выполнены из материала с высокой теплопроводностью, например из меди и образуют вместе с полюсными наконечниками вакуумно-плотное соединение.The problem is solved in such a way that in the TWT with a magnetic periodic focusing system (MPFS), consisting of axially magnetized ring magnets and pole pieces of ferromagnetic material, spatially aligned with a resonator retardation system (ZS), at least part of the MPFS located after input RF energy, consists of adjacent to each other cells, each of which contains at least one magnet with unidirectional axial magnetization and three ferromagnetic inserts, ras laid with a gap between the pole pieces and between each other in bushings made of non-magnetic material, and secured by ring elements made of non-magnetic material, and the magnetization of the magnets in adjacent cells of the MPPS has the opposite direction. In addition, the bushings in the TWT with MPFS are made in the form of stepped bodies of revolution, consisting of at least two cylindrical parts, and together with the inserts placed and fixed by the ring elements, they form the internal cavities of the RF resonators ZS, so that the ratio of the MPPS period to the ZS period is four . In addition, non-magnetic bushings and ring elements are made of a material with high thermal conductivity, for example, copper and form a vacuum-tight connection together with pole tips.

На фиг.1 представлен предпочтительный вариант ЛБВ в соответствии с полезной моделью. На фиг.2-3 представлены варианты различного исполнения ячеек МПФС. На фиг.4-5 представлены контур пучка (1) с током I=4.0 А, потенциалом ЗС U=24000 В в магнитном поле (2) для обычной ЛБВ с МПФС с амплитудой Во=0.246 Тл, периодом МПФС L=21.0 мм (параметр магнитного поля α=0.31), с периодом ЗС L_ЗС=10.5 мм при протяженности емкостных втулок ЗС и полюсных наконечников l_вт=3.5 мм, (фиг.4), и контур пучка (3) для ЛБВ с МПФС заявленной конструкции в экспериментально реализованном магнитном поле (4) с амплитудой Во=0.246 Тл, периодом МПФС L=42 мм (параметр магнитного поля α=1.24) с периодом ЗС L_ЗС=10.5 мм (фиг.5). На фиг.6, 7 представлены зависимости амплитуды пульсаций пучка δ (1) в области пролетного канала при оптимальном радиусе влета пучка в МПФС R_вх (2) от величины параметра магнитного поля а вплоть до зоны «непропускания» (3) в обычной ЛБВ с МПФС (фиг.6), и в ЛБВ с МПФС заявленной конструкции (фиг.7). На фиг.8, 9 представлены экспериментальные значения тока на ЗС (1) от параметра магнитного поля а (2) для обычной ЛБВ (фиг.8) и для ЛБВ с МПФС заявленной конструкции (фиг.9).Figure 1 presents a preferred variant of TWT in accordance with a utility model. Figure 2-3 presents options for various designs of cells MPS. Figures 4-5 show the beam contour (1) with a current I = 4.0 A, ES potential U = 24000 V in a magnetic field (2) for an ordinary TWT with MPPS with an amplitude Bo = 0.246 T, and a period of MPFS L = 21.0 mm ( the magnetic field parameter α = 0.31), with a period of AP L L _ЗС = 10.5 mm with a length of capacitive bushings ЗС and pole pieces l _W = 3.5 mm (Fig. 4), and a beam contour (3) for TWT with MPPS of the claimed design in experiment the realized magnetic field (4) with an amplitude Bo = 0.246 T, a period of MPFS L = 42 mm (magnetic field parameter α = 1.24) with a period of LC L _ZS = 10.5 mm (Fig. 5). Figures 6 and 7 show the dependences of the amplitude of the pulsation of the beam δ (1) in the region of the passage channel with the optimum radius of the beam in MPFS R _in (2) on the magnitude of the magnetic field parameter a and up to the “non-transmission” zone (3) in a conventional TWT with MPPS (Fig.6), and in TWT with MPPS of the claimed design (Fig.7). On Fig, 9 presents the experimental values of the current at the ES (1) from the magnetic field parameter a (2) for a conventional TWT (Fig. 8) and for a TWT with MPPS of the claimed design (Fig. 9).

ЛБВ содержит электронную пушку 1, формирующую интенсивный электронный пучок, МПФС, расположенную после ввода ВЧ-энергии 2 и состоящую из чередующихся кольцевых магнитов 3, полюсных наконечников 4, вставок из ферромагнитного материала 5, а также втулок 6 и кольцевых элементов 7, выполненных из немагнитного материала. Кольцевые аксиально-намагниченные магниты 3 вместе с тремя расположенными с зазором вставками из ферромагнитного материала 5, которые закреплены во втулках 6 кольцевыми элементами 7, объединены между полюсными наконечниками 4 и образуют ячейку МПФС. В каждой ячейке МПФС магниты имеют одинаковое направление намагниченности, а намагниченность магнитов в примыкающих соседних ячейках МПФС имеет противоположное направление. Втулки из немагнитного материала 6, в которых размещаются с зазором ферромагнитные вставки 5, закрепленные немагнитными кольцевыми элементами 7, выполнены в виде ступенчатых тел вращения, состоящего по меньшей мере из двух цилиндрических частей, и образуют вместе со вставками внутренние полости ВЧ резонаторов ЗС. При этом отношение периода МПФС к периоду ЗС равно четырем. Немагнитные втулки 6 и кольцевые элементы 7 выполнены из материала с высокой теплопроводностью, например из меди, и образуют вместе с полюсными наконечниками 4 вакуумно-плотное соединение.TWT contains an electron gun 1, which forms an intense electron beam, MPFS, located after the input of RF energy 2 and consisting of alternating ring magnets 3, pole tips 4, inserts of ferromagnetic material 5, as well as bushings 6 and ring elements 7 made of non-magnetic material. The annular axially magnetized magnets 3 together with three inserts of a ferromagnetic material 5 located with a gap, which are fixed in the bushings 6 by ring elements 7, are joined between the pole pieces 4 and form an MPFS cell. In each MPPS cell, the magnets have the same direction of magnetization, and the magnetization of the magnets in adjacent adjacent MPFS cells has the opposite direction. The bushings of non-magnetic material 6, in which the ferromagnetic inserts 5 are mounted with a gap, fixed by non-magnetic ring elements 7, are made in the form of stepped bodies of revolution, consisting of at least two cylindrical parts, and together with the inserts form the internal cavities of the RF resonators ZS. In this case, the ratio of the period of MPPS to the period of AP is equal to four. Non-magnetic bushings 6 and ring elements 7 are made of a material with high thermal conductivity, for example, copper, and form a vacuum tight connection together with pole tips 4.

Расположение ферромагнитных вставок, закрепленных во втулках кольцевыми элементами из немагнитного материала в ячейках МПФС, в соответствии с предложенной конструкцией ЛБВ с МПФС, обеспечивают необходимое распределение The location of the ferromagnetic inserts fixed in the bushings by ring elements of non-magnetic material in the cells of the MPFS, in accordance with the proposed design of the TWT with MPFS, provide the necessary distribution

продольной составляющей магнитной индукции вдоль оси прибора, фокусировку интенсивного электронного пучка с малыми пульсациями (фиг.5) в широком диапазоне изменений параметров ЛБВ с МПФС (фиг.9) и требуемые электродинамические характеристики ЗС.the longitudinal component of magnetic induction along the axis of the device, focusing of an intense electron beam with small ripples (Fig. 5) in a wide range of TWT parameters with MPPS (Fig. 9) and the required electrodynamic characteristics of the ES.

Сравнительный анализ экспериментальных и расчетных результатов (фиг.4-7) показывает, что предложенная конструкция ЛБВ с МПФС обеспечивает существенно меньшие амплитуды пульсаций электронного потока в пролетном канале по сравнению с амплитудами пульсаций пучка в обычной ЛБВ с МПФС. Экспериментальные результаты измерений токооседания на ЗС, представленные на фиг.8-9, показывают, что прохождение пучка через пролетный канал ЗС для ЛБВ заявленной конструкции существенно выше по сравнению с прохождением пучка в пролетном канале обычной ЛБВ.A comparative analysis of the experimental and calculated results (Figs. 4-7) shows that the proposed TWT design with MPPS provides significantly lower amplitudes of pulsations of the electron beam in the span channel compared to the amplitudes of the pulsations of the beam in a conventional TWT with MPPS. The experimental results of measurements of current subsidence at the ES, shown in Fig.8-9, show that the passage of the beam through the span channel ZS for TWT of the claimed design is significantly higher compared to the passage of the beam in the span channel of a conventional TWT.

Так, в ЛБВ с МПФС предлагаемой конструкции и параметрами электронного потока, соответствующими наиболее часто используемым параметрам магнитного поля 0.2<α<0.35, амплитуда пульсаций пучка в области пролетного канала почти в три раза меньше, чем в ЛБВ с обычной МПФС (фиг.6-7). При изменении параметра магнитного поля в пределах 0.4<α<0.55 фокусировка пучка в обычной ЛБВ с МПФС резко ухудшается (фиг.6, 8), а относительная величина амплитуд пульсаций пучка в ЛБВ с МПФС предлагаемой конструкции не превосходит 10% даже при α=3.0 (фиг.7, 9).So, in the TWT with the MPFS of the proposed design and the parameters of the electron flux corresponding to the most commonly used parameters of the magnetic field 0.2 <α <0.35, the amplitude of the pulsations of the beam in the region of the passage channel is almost three times less than in the TWT with the usual MPFS (Fig.6- 7). When the magnetic field parameter changes within 0.4 <α <0.55, the beam focusing in a conventional TWT with MPPS sharply worsens (Figs. 6, 8), and the relative magnitude of the beam pulsations in the TWT with MPPS of the proposed design does not exceed 10% even at α = 3.0 (Fig.7, 9).

Профиль ферромагнитных вставок, зазоры между вставками и полюсными наконечниками, а также намагниченности магнитов в ячейках МПФС определяются на основании расчета или эксперимента из условия обеспечения требуемых соотношений между величинами высших гармоник магнитного поля при заданных электродинамических характеристиках ЗС ЛБВ.The profile of the ferromagnetic inserts, the gaps between the inserts and the pole pieces, as well as the magnetization of the magnets in the MPFS cells are determined on the basis of a calculation or experiment from the condition of ensuring the required ratios between the higher harmonics of the magnetic field for given electrodynamic characteristics of the TWTs.

Новым положительным свойством конструкции является повышение эффективности настройки ЛБВ на максимальное токопрохождение за счет возможности размещения без перекосов полюсных наконечников, ферромагнитных вставок, втулок и кольцевых элементов из немагнитного материала. Выбор размеров и материала вставок, а также размещение их в соответствии с предложенной формулой изобретения, позволяет снизить влияние поперечных магнитных полей, связанных с неоднородностью намагниченности магнитов в азимутальном направлении.A new positive feature of the design is an increase in the efficiency of tuning the TWT to maximum current flow due to the possibility of placing pole pieces, ferromagnetic inserts, bushings and ring elements of non-magnetic material without distortions. The choice of sizes and material of the inserts, as well as their placement in accordance with the proposed claims, can reduce the influence of transverse magnetic fields associated with the heterogeneity of the magnetization of the magnets in the azimuthal direction.

При переходе в коротковолновую часть СВЧ диапазона, вставки из ферромагнитного материала остаются крупноструктурными, могут быть размещены между полюсными наконечниками с требуемой точностью и обеспечивают необходимое When switching to the short-wave part of the microwave range, inserts of ferromagnetic material remain coarse-grained, can be placed between the pole pieces with the required accuracy and provide the necessary

для фокусировки интенсивного потока распределение магнитного поля с высшими гармоническими составляющим.to focus the intense flux, the distribution of the magnetic field with higher harmonic components.

Кроме того, количество паяных швов, необходимых для создания вакуумной оболочки в ЛБВ с МПФС заявленной конструкции, не увеличивается по сравнению с обычной конструкцией ЛБВ.In addition, the number of brazed joints required to create a vacuum shell in the TWT with MPPS of the claimed design does not increase compared to the conventional TWT design.

Практическое изготовление втулок и кольцевых элементов из немагнитного материала, а также вставок из ферромагитного материала в предлагаемой конструкции не требует многочисленных технологических операций и выполняется на стандартном металлообрабатывающем оборудовании, что облегчает промышленную применимость.The practical manufacture of bushings and ring elements of non-magnetic material, as well as inserts of ferromagnetic material in the proposed design does not require numerous technological operations and is performed on standard metalworking equipment, which facilitates industrial applicability.

Анализ конструкций аналогов и прототипа заявляемого устройства показывает, что признаки, связанные с конкретизацией количества вставок из ферромагнитного материала, их закрепления между наконечниками и между собой кольцевыми элементами из немагнитного материала во втулках из немагнитного материала с высокой теплопроводностью, а также признаки, связанные с соотношением между периодом МПФС и периодом ЗС, вызванный этим положительный эффект увеличения токопрохождения в ЛБВ за счет уменьшения амплитуды пульсаций пучка, неизвестны.Analysis of the designs of analogues and the prototype of the claimed device shows that the signs associated with the specification of the number of inserts of ferromagnetic material, their fastening between the tips and each other with ring elements of non-magnetic material in the bushings of non-magnetic material with high thermal conductivity, as well as signs associated with the relationship between the period of MPPS and the period of LC, the resulting positive effect of increasing current flow in the TWT due to a decrease in the amplitude of the pulsations of the beam are unknown.

Применение конструкции ЛБВ с МПФС в соответствии с предложенной формулой изобретения позволило уменьшить потери тока пучка и снизить тепловую нагрузку на замедляющую систему в статическом и динамическом режиме работы при повышенных уровнях эффективного фокусирующего магнитного поля, а также при пониженных величинах ускоряющих потенциалов.The use of the TWT design with MPFS in accordance with the proposed claims made it possible to reduce the beam current loss and to reduce the thermal load on the retarding system in the static and dynamic mode of operation at elevated levels of the effective focusing magnetic field, as well as at reduced accelerating potentials.

Таким образом, предлагаемая конструкция ЛБВ обладает следующими преимуществами:Thus, the proposed TWT design has the following advantages:

улучшение токопрохождения в приборах О - типа в статическом режиме работы, вследствие уменьшения величины пульсаций пучка;improved current flow in O-type devices in a static mode of operation, due to a decrease in the magnitude of the pulsations of the beam;

уменьшение динамической расфокусировки за счет возможности увеличивать величину эффективного фокусирующего магнитного поля.decrease in dynamic defocus due to the ability to increase the value of the effective focusing magnetic field.

Claims

1. A traveling wave lamp with a magnetic periodic focusing system (MPFS), consisting of axially magnetized ring magnets and pole pieces of ferromagnetic material, spatially aligned with a resonator retardation system (ZS), characterized in that at least part of the MPFS located after the input of RF energy, it consists of cells adjacent to each other, each of which contains at least one magnet with magnetization unidirectional in the axial direction and three ferromagnetic inserts, located e with a gap between the pole pieces and with each other in the sleeves of non-magnetic material and fixed annular element of nonmagnetic material, the magnetization of magnets in adjacent cells MPFS has the opposite direction.

2. TWT according to claim 1, characterized in that the bushings are made in the form of stepped bodies of revolution, consisting of at least two cylindrical parts, and form, together with the inserts fixed by ring elements, the internal cavities of the RF resonators ZS, so that the period ratio of the MPPS to the period of AP equal to four.

3. TWT according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the non-magnetic bushings and ring elements are made of a material with high thermal conductivity, for example, copper and form a vacuum tight connection together with pole tips.