SU1035675A1

SU1035675A1 - Electric vacuum device

Info

Publication number: SU1035675A1
Application number: SU813305468A
Authority: SU
Inventors: Марк Маркович Зильберман; Леонид Дмитриевич Писаренко
Original assignee: Предприятие П/Я М-5044
Priority date: 1981-06-22
Filing date: 1981-06-22
Publication date: 1983-08-15

Abstract

ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЙ ПРИ15ОР, ко пус которого выполнен в виде тороидгшьной диэлектрической О болочки, охвапшакпцей стержень магнитопровода индутронного траELECTROVACUAL PRi15OR, the cusp of which is made in the form of a toroidal dielectric O, the core of the induutron traction magnetic core

Description

Изобретение относитс к электровакуумной технике, в частности, к конструкции мощных высоковольтных электровакуумных приборов.This invention relates to electric vacuum technology, in particular, to the design of high-power high-voltage electric vacuum devices.

Известны мощные высоковольтные электровакуумные приборы со скрещенными электрическими и магнитным пол ми , выполненные в виде тороида, схватывающего стержень магнитопровода индутронного трансформатора, содержащие также, диэлектрическую оболочку, внутри которой расположен кольцевой анод, охватывающий кольцевой, индуктивно накаливаемый катод, причем анод выполнен нераэрезным. В этих приборах в межэлектродном промежутке создаетс поперечное магнитное поле внутренним.источником - током, протекающим по индуктивно накаливаемому катоду. Такие приборы по сравнению с ПЕЖборами с внешними источниками магнитного пол - посто нными магнитами или соленоидами имеют значительно меньшие объем и МассуG1.JPowerful high-voltage electrovacuum devices with crossed electric and magnetic fields, made in the form of a toroid grasping the core of the indutron transformer, are also known, which also contain a dielectric shell inside which an annular anode is located that encloses an annular, inductively hot cathode, and the anode is non-resistive. In these devices, a transverse magnetic field is created in the interelectrode gap by an internal source — a current flowing through an inductively heated cathode. Such devices as compared with PEDEXs with external sources of magnetic field - permanent magnets or solenoids have much smaller volume and mass G1.J

Однако возможности применени .этих приборов ограничиваютс -только выпр мительными режимами работы, так как поперечное магнитное поле в межэлел тродном промежутке вл етс переменным и измен етс по синусо- , идальному закону,синхронно с йэменениём анодного напр жени Смаксимальной величине обратного анодного напр жени соответствует максимальна величина поперечного магнитного пол в меж&лек тродном промежутке, а при величине магнитного пол равной нулю обратное анодное напр жение отсутствует ). Дл р да режимов работы мощных высоковольтных электровакуумных приборов, при которых отсутствует синхронное изменение анодного напр жени и поперечного магнитного пол (например, защитный режим, при котором импульсы анодного тока чередуютс с посто нным анодным напр жением), такие приборы непригодны , так Как в момент равенства нулю переменного магнитного пол , условие обеспечени заданной выср- : кой электрической прочности не выполн етс . Кроме того, невозможно применение приборов дл работы с сеточным управлением что св зано с наличием поперечного переменного магнитного пол в межэлектродном промежутке сетка-катод. Известен мощный высоковольтный электровакуумный прибор, корпус .которого выполнен в виде тороидаль ной диэлектрической обмотки, охваты вак деи стержень магнитопровода индутронного трансформатора, внутри которой размещены кольцевой неразрезной анод, охватывающий кольцевой .накаливаемый катод с прорез ми по образующей. В таком устройстве катод .выполнен составным из спирали, крайние витки которой имеют However, the applicability of these devices is limited to — only rectifying operating modes, since the transverse magnetic field in the intergap of the electrode gap is variable and varies according to a sinusoidal and ideal law, synchronous with the anodic voltage change. The maximum reverse anodic voltage corresponds to the maximum the magnitude of the transverse magnetic field in the inter- & lecrodate gap, and when the magnetic field is equal to zero, the reverse anode voltage is absent). For a number of operating modes of high-power high-voltage electrovacuum devices, in which there is no synchronous change in the anode voltage and a transverse magnetic field (for example, a protective mode in which the anodic current pulses alternate with a constant anode voltage), equal to zero of the alternating magnetic field, the condition for providing a given desired electrical strength is not satisfied. In addition, it is impossible to use devices for operation with grid control, which is associated with the presence of a transverse alternating magnetic field in the interelectrode gap grid-cathode. A powerful high-voltage electrovacuum device is known, the body of which is made in the form of a toroidal dielectric winding, encompasses the core of the indutron transformer, inside which there is an annular continuous anode that encloses the annular curable cathode with slots along the generatrix. In such a device, the cathode is made composite of a spiral, the outermost turns of which have

разрезных колец, и одного или двух цилиндров, разрезных по образующей и соедин ющих разрезные кольца, разрезы в кольцах и цилиндрах .совпадают , анод выполнен неразрезным, а величины сопротивлений цепей катода и анода выбираютс из усло ВИЯsplit rings, and one or two cylinders cut along the generatrix and connecting split rings, the cuts in the rings and cylinders coincide, the anode is continuous, and the resistance values of the cathode and anode circuits are chosen from

- -ГД|В . m - любое целое число; Rj R,)fjj Кд- активные и реактивные- -GD | V. m is any integer; Rj R,) fjj Cd-active and reactive

сопротивлени электрических цепей катода и анода соответственно.resistances of the cathode and anode electrical circuits, respectively.

В этом приборе в высоковольтном межэлектродном промежутке за счет суперпозиции переменных магнитных полей , создаваемых в.нутренними источниками - токами, протекающими по индуктивно накаливаемому катоду и аноду, создаетс поперечное результи рующее, близкое к посто нному, пульт сирующее магнитное поле, не проход щее при изменении через нулевое значение 2;.In this device, in the high-voltage interelectrode gap, due to the superposition of variable magnetic fields created by internal sources — currents flowing through an inductively heated cathode and anode, a transverse resulting, close to constant, magnetic field that does not pass when changing through zero value 2 ;.

Недостатками данного прибора - влйетс то, что при необходимости соз Дани мощных высоковольтных электровакуумных приборов с сеточным управлением наличие в межэлектродном промежутке сетки-катода поперечного переменного магнитного пол приводит к отклонению электронных пучков и частичному их попаданию на витки сетки .The disadvantages of this device are that, if necessary, by creating high-voltage, high-voltage electrovacuum devices with grid control, the presence in the interelectrode gap of the grid-cathode of a transverse alternating magnetic field leads to a deflection of the electron beams and their partial contact with the turns of the grid.

Цель изобретени - расширение функционат ных возможностей прибора путем использовани сеточного управлени .The purpose of the invention is to expand the functional capabilities of the device by using grid control.

Указанна цель достигаетс тем, что в электровакуумном приборе, корпус которого выполнен в виде тороидальной диэлектрической оболочки, охватывающей стержень магнитопровода индутронного трансформатора, внутри которой размещены кольцевой неразрезной анод, охватывающий кольцевой накаливаемый катод с прорез ми ПО образующей, между катодом и анодом расположена сетка,- состо ща по крайней мере, иэ двух колец, образованных стержн ми, расположенными , по образующей и соединенными поочередно с противоположных сторон перегеачкакш, причем стержни сетки параллельны прорез м катода, а соотнсшение числа стержней сетки и числа прорезей катода равно 2:1 с каждой из эмиттирующих поверхностей катода. . На фиг.1 изображен электровакуумиый прибор, общий вид; на фиг.2 направление силовых линий магнитных полей в межэлектродных промежутках на фиг.З - расположение катода и cei . кк относительно друг друга) на фиг. 4 - катод электровакуумного при бора; на фиг.5 - сетка электровакуу ного прибора. : Электровакуумный прибор вьшолнен в форме тороида и охватывает стержень 1 магнитопроврда индутронн го трансформатора. Первична обмотка 2 индутронного трансформатора вл етс питающей, а вторична обмо ка есть индуктивно накаливаемый катод 3 кольцевой формы, вдоль образующей которого расположешл прорези , половина которых начинаетс с о ной стороны катода 3, а втора - с другой (общее число стержней двейад цать ), эти прорези поочередно начинаютс с противоположных сторон катода 3 и выполнены сквозными по тол щине катода 3; на поверхности об.разую14ей катода 3, с внешней стороны нанесено эмиттирующее покрытие, катод 3 коль.цевой , охватываетс сеткой, котора состоит из двух колец 4 и 5, вход щих одно в другое в вертикальной плоскости, причем каждое из колец состоит из установленных по образующей стержней 6 w 1 соответственно, соединенных между с бой порчередно с противоположных сторон перемычками 8 и 9, при этс поочередно два соседних стержн одного кольца установлены между двум соседними стержн ми другого кольца наоборот. Кольца 4 и 5. сетки огиба ют катод 3 с обеих его сторон, т-а. с нижней и верхней, и соединены меж ду собой металлоке|5амическими штыр ми 10, с помощью кото1 ах сеточна система присоедин етс к кергаотческому кольцу 11. П ть из шести итырей 10 вл ютс изол торами, один выводом , с помощью которого подаетс напр жение питани на сетку. Сетка, состо ща из колец 4 и 5, располюжена между катодом 3 и кольцевым неразрезньм анодсм 12, т.е. анод 12 охватывает сетку и катод 3. Прибор содержит также керамический изол тор 13, образующий с анодом 12 вакуум-плотную оболочку, вертикальные участки сетки ( стержни б и 7 ) парал лельны вертикальны участкам катода 3. Величины сопротивлений электрических цепей колец 4 и 5 сетки и анода 12 в «5раны такими, чтобы выполн лось условие с. jf; arct. l; RC 0,02 Ом ; Яд 0,055 OMj , Хс 0,012 рм| . 0,0075 Ом,, 24, . «ircij jp,.;4$ Анодное напр 5кение составл ет 30 кВ рассто ние сетка-анод 3 мм, рассто ние катод-сетка 0,4 мм. В этом приборе за счет суперпозидий переменных магнитных полей, создаваемых внутренними источниками токами, протекающими по индуктивно накаливаемому катоду, сетке и- аноду , в высоковольтном межэлектродном промежутке сетка - анод создаетс поперечное результирующее, близкое к посто нному, пульсирующее-Магнитное поле, не прохрд щее при изменении через нулевое значение, а в межэлёктродном промежутке сетка-катод поперечное магнитное поле отсутствует . Создание поперечного пульсирующего магнитного пол в промежутке сетка-анод осуществл етс путем суперпозиции двух магнитных полей, создаваемых токами, протекающими по сетке и .по аноду таким образом, что эти пол сдвинуты друг относительно друга в. плоскости,, перпендикул рной электрическому полю, в пространстве на угол of it nJT (где . n - любое целое четное число ) и на угол /5 «о (где щ- Любое целое число) во времени . В указанном межэлектродном промежутке создаетс вращающийс в плоскости , параллельной поверхност м Ьлектродов, вектор резуль тирующего магнитного пол , причём по направлению магнитное поле остаетс поперечным по отношению к электрическому , а амплитуда результирующего магнитного пол пульсирующа . Сдвиг в пространстве между магнитными пол ми сетки и анода осуществл етс за счет выполнени сетки такой конструкции, при которой ток сетки, выполненной кольцевой, будет протекать вдоль ее образук цей, в то врем как по кольцевому неразрезному аноду ток будет протекать по кольцевому периметру. Дл обеспечени сдвига во времени на угол между магнитными пол ми сетки и анода величины сопротивле- . НИИ цепей сетки и анода выбираютс из услови .-x R arcic . .ff, где h - тообое целое число; ХдХд,.- реактивные и активные сопроКд тивлени электрических цепей . сетки и анода соответственИсключение поперечного магнитного пол в межэлектродном промежутке сетка-катод достигаетс путем суперпозиции двух магнитных полей, создаваемьос токами, протекающими по сетке и катоду таким образом, что амплитуды этих магнитных полей равны, а направлени векторов их противоположны. При подключении первичной обмотки индутронного трансформатора к ис точнику переменного напр жени в кат де, сетке и аноде навод тс ЭДС и в них начинает протекать ток, создающий л агнитнре . поле у катода/ се ки и анода, а также обеспечивак ций разогрев кат.ода до рабочей температуры . Так как сетка прибора выполнена в виде колец, образованных стер н ми, расположенными по образующей и соединенными между собой перемычка ми, то следовательно, уак в сетке бу дет протекать вдоль образующей (стер жень-перемычка-стержень-перемычка ) и магнитное поле, образованное этим током, имеет азимутальную ориентацию В то же.врем , ток в аноде, выполнен ном неразрезнымг протекает по кольцу и создаваемое им магнитное поле имеет аксиальную ориентацию. Следова тельно, в предлагаемом приборе магни ные пол сетки и анода поперечны по отношению к электрическому полю и вз имно перпендикул рны в плоскости, па раллельной поверхности электродов, т.е. эти пол сдвинуты в Пространств по отношению друг к другу. Дл обеспечени сдвига во времени между магнитными пол ми сетки и анода величины сопротивлений цепей анода и сетки выбраны из услови где m - любое целое число) Xj., )(д,К Кд- активные и реактивные сопротивлени электрических цепей сетки и анода соответственно . В результате суперпозиции этих полей в промежутке сетка-аноД создаетс поперечное пульсирующее магнитное поле, близкое к посто нному, что обеспечивает высокую электрическую прочность прибора.. Так как катод прибора выполнен кольцевой формы с разрезами по образующей, поочередйо начинающимис с противоположных сторон катода, то, следовательно , ток в катоде протекает по образующей и магнитное поле, образованное этим током, имеет азимутальную ориентацию такую же как и магнитное поле, образованное током сетки. За счет выполнени сетки в виде колец, образованных стержн ми, расположенными по образующей и соединенными поочередно с противоположных сторон перемычками, причем вертикальные участки сетки параллельны вертикальным участкам катода, магнитные пол , создаваемые сеткой и катодом в межэлектродном промежутке катод-сетка взаимно компенсируютс . .. . В предлагаемом приборе по сравнению с лучшими конструкци ми мощных высоковольтных электровакуумных приборов с сеточным управлением, имеющими высокие технические характеристики , в частности токораспределение и электрическую прочность, эта величина составл ет 12 кВ/мм, в лампе, вз той за базовый объект, 4 кВ/мм. При этом в 3 раза уменьшаетс рассто ние между анодом и сеткой, а также падение напр жени на аиоде в период прохождени тока, что уменьшает потери в цепи анода. При анодном напр жении в 30 кВ рассто ние анод-сетка в лампе (базовом объекте J примерно 10 ым, а в предложенном приборе 3 мм. При одинаковой электрической прочности, анодном напр жении 30 кВ, рассто нии между анодом и сеткой, в триоде 1О мм, а в предложенном приборе 3 мм потери в цепи анода уменьшаютс в 2 раза, т.е. если в триоде эти величины составл ют 40 Ом и 1 кВт, то в предложенном прибрре 20 Ом и 0,5 кВт.This goal is achieved by the fact that in an electrovacuum device, the casing of which is made in the form of a toroidal dielectric shell, encompassing the core of the indutronic transformer, inside which there is an annular continuous anode, which encloses an annular, glowing cathode with slots in the generator, there is a grid between the cathode and anode, consisting of at least two rings formed by rods arranged along the generatrix and connected alternately from opposite sides of the pereachaaksh, grid rods are parallel to the slots of the cathode and grid rods sootnsshenie number and the number of slots of the cathode is 2: 1 with each of the cathode emitting surfaces. . Figure 1 shows the vacuum device, a General view; 2, the direction of the magnetic field lines in the interelectrode gaps in FIG. 3 is the location of the cathode and cei. kk relative to each other) in FIG. 4 - cathode of an electrovacuum device; Figure 5 shows the grid of an electrovacuum device. : The vacuum device is made in the form of a toroid and covers the rod 1 of the magnetic conductor of the indutron transformer. The primary winding 2 of the indutron transformer is supplying, and the secondary winding is an inductively glowing cathode 3 of annular form, along whose generator there are slots, half of which begin on the opposite side of the cathode 3, and the second on the other (the total number of rods is twofold) these slots alternately start from opposite sides of the cathode 3 and are made through the thickness of the cathode 3; on the surface of a single cathode 3, an emitting coating is applied on the outside, a ring-shaped cathode 3, covered by a grid which consists of two rings 4 and 5, which are one to the other in a vertical plane, each of which consists of forming rods 6 w 1, respectively, connected between porches alternately on the opposite sides by bridges 8 and 9, when ets alternately two adjacent rods of one ring are installed between two adjacent rods of the other ring, vice versa. Rings 4 and 5. The grids surround the cathode 3 on both sides, i.e. with the bottom and top, and interconnected metallok | 5amic pins 10, through which the grid system is connected to the cable ring 11. Five out of six or so 10 are insulators, one output, through which the voltage is applied power to the grid. The grid, consisting of rings 4 and 5, is located between the cathode 3 and the annular anodism 12, i.e. the anode 12 covers the grid and the cathode 3. The device also contains a ceramic insulator 13, which forms a vacuum-dense shell with the anode 12, the vertical sections of the grid (rods b and 7) are parallel to the vertical sections of the cathode 3. The magnitudes of the electrical resistance of the rings of the grid 4 and 5 and anode 12 in 5rana such that condition c is satisfied. jf; arct. l; RC 0.02 ohm; Poison 0,055 OMj, Xc 0.012 rm | . 0.0075 ohm ,, 24,. "Ircij jp,.; 4 $ Anodic for example 5kenie is 30 kV grid-anode distance of 3 mm, cathode-grid distance of 0.4 mm. In this device, due to superpozidii of alternating magnetic fields created by internal sources of currents flowing through an inductively heated cathode, grid and anode, in the high-voltage electrode gap the grid-anode creates a transverse resultant, close to constant, pulsating-magnetic field, not like that when changing through a zero value, and in the inter-electrode gap the grid-cathode transverse magnetic field is absent. The creation of a transverse pulsating magnetic field in the gap of the grid-anode is carried out by superposing two magnetic fields created by currents flowing through the grid and along the anode in such a way that these fields are shifted relative to each other in. the plane, perpendicular to the electric field, in the space at the angle of it nJT (where. n is any even integer) and at the angle / 5 «about (where u is Any integer) in time. In the specified interelectrode gap, a rotating magnetic field is created in a plane parallel to the surfaces of the electrodes, the resulting magnetic field remains transverse to the electric field, and the amplitude of the resulting magnetic field is pulsating. The shift in the space between the magnetic fields of the grid and the anode is accomplished by making the grid of such a design, in which the current of the grid, made annular, will flow along its face, while the current through the annular anode will flow along the annular perimeter. To provide a time shift by an angle between the magnetic fields of the grid and the anode, the resistance values are. The scientific research institutes of the grid and anode chains are chosen from the condition.-X R arcic. .ff, where h is a similar integer; HdHd .- reactive and active resistances of electrical circuits. grids and anodes Corresponding to the exclusion of a transverse magnetic field in the interelectrode gap, the grid – cathode is achieved by superposing two magnetic fields created by currents flowing through the grid and cathode in such a way that the amplitudes of these magnetic fields are equal and the directions of their vectors are opposite. When the primary winding of the indutron transformer is connected to the source of alternating voltage in the cathode, grid, and anode, EMF is induced and a current is generated in them that creates a connecting voltage. the field at the cathode / sek and anode, as well as providing heating of the cat.ode to the operating temperature. Since the grid of the device is made in the form of rings formed by strings located along the generatrix and interconnected bridges, therefore, in the mesh, it will flow along the generatrix (bridge-bar-core-bar) and the magnetic field formed this current, has an azimuthal orientation. At the same time, the current in the anode, made continuous, flows through the ring and the magnetic field created by it has an axial orientation. Consequently, in the proposed instrument, the magnetic fields of the grid and the anode are transverse with respect to the electric field and are perpendicular in a plane parallel to the surface of the electrodes, i.e. these floors are shifted in the spaces relative to each other. To ensure a shift in time between the magnetic fields of the grid and the anode, the magnitudes of the resistances of the anode and grid are chosen from the condition where m is any integer Xj.,) (Q, K Cd are the active and reactance of the grid and anode electrical circuits, respectively. the result of the superposition of these fields in the gap grid-anoD creates a transverse pulsating magnetic field, which is close to constant, which ensures high electrical strength of the device .. Since the cathode of the device is made of an annular shape with cuts along the generatrix opposite to the cathode, then the current in the cathode flows through the generator and the magnetic field formed by this current has the same azimuthal orientation as the magnetic field formed by the grid current. By making the grid in the form of rings formed by rods, bridges located along the generator and alternately connected on opposite sides, the vertical grid sections being parallel to the vertical sections of the cathode, magnetic fields created by the grid and the cathode in the interelectrode gap The cathode grid is mutually compensated. .. In the proposed device, in comparison with the best designs of high-power high-voltage electrovacuum devices with grid control, which have high technical characteristics, in particular, current distribution and dielectric strength, this value is 12 kV / mm in a lamp taken as the base object, 4 kV / mm In this case, the distance between the anode and the grid is reduced by 3 times, as well as the voltage drop across the aiode during the passage of the current, which reduces losses in the anode circuit. At an anodic voltage of 30 kV, the anode-grid distance in the lamp (base object J is about 10 th, and 3 mm in the proposed device. With the same strength, anode voltage of 30 kV, the distance between the anode and the grid, in trio 1O mm, and in the proposed device 3 mm losses in the anode circuit are reduced by 2 times, i.e. if in the triode these values are 40 Ω and 1 kW, then in the proposed fixture, 20 Ω and 0.5 kW.

JJ

-4-four

«Фи.“Phi.

г.Зg.Z.

10ten

Фиг. 5FIG. five

Claims

ELECTRICAL VACUUM DEVICE, the case of which is made in the form of a toroidal dielectric sheath, covering the core of the magnetic circuit, an indutron transformer, inside of which there is an annular continuous anode, enclosing a filament annular cathode with slots along the generatrix, so that , in order to expand functionality through the use of grid control, between the cathode and the anode there is a grid consisting of at least two rings formed by rods arranged in the image uyuschey and connected alternately from opposite sides _(webs, wherein the grid rods are parallel to the slots of the cathode, and the ratio of the number of rods of the cathode and the grid of the slots is 2: 1 with each of the cathode emitting surfaces S.

00 SP yes m SP i