SU752263A1

SU752263A1 - Arrangement for stabilizing thermal power at electron-beam heating of electronic device cathode

Info

Publication number: SU752263A1
Application number: SU782640063A
Authority: SU
Inventors: Гарри Маркович Маилов; Михаил Михайлович Карпенко; Александр Васильевич Гуричев
Original assignee: Предприятие П/Я А-7797
Priority date: 1978-07-04
Filing date: 1978-07-04
Publication date: 1980-07-30

Description

1one

Изобретение относитс к автоматическому регулированию тепловых процессов и может быть использовано, в частности, дл стабилизации тепловой мощности, подводимой излучением к катоду электронно-, го прибора, например термоэмиссионного преобразовател (ТЭП), при косвенном алектронагреве.The invention relates to the automatic regulation of thermal processes and can be used, in particular, to stabilize the thermal power supplied by radiation to the cathode of an electronic device, for example, a thermal emission converter (TEC), with indirect heating.

При теплофизических и энергетических исследовани х электронных приборов важ;но знать электрические характеристики, сн тые при посто нной тепловой мощности , подводимой к катоду. Этот режим ис« пользуют при определении тепловых потерь (излучени , теплопроводности меж- электродного зазора, электронного охлаж дени и т. д.).In thermophysical and energy studies of electronic devices, it is important to know the electrical characteristics taken at constant thermal power supplied to the cathode. This mode is used in determining heat losses (radiation, thermal conductivity of the electrode gap, electron cooling, etc.).

Известны устройства электронаграва катода электронного прибора, например катода ТЭП, электронной бомбардировкой, в которых посто нство подводимой к катоду тепловой мощности обесп91 ваетс Electron-grab devices of the cathode of an electronic device, such as a cathode of TEC, electron bombardment, are known in which the constancy of the thermal power supplied to the cathode provides

путем стабилизации электрической мощности нагревател IJ.by stabilizing the electric power of the IJ heater.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство дл стабилизации тепловой мощности , содержащее датчик электрической мощности нагревател и последовательно соединенные задатчик, элемент сравнени , усилитель и исполнительный элемент (2 The closest in technical essence to the present invention is a device for stabilizing thermal power, comprising a heater electric power sensor and a series-connected master, a reference element, an amplifier and an actuator (2

Стабилизаци электрической мощности нагревател обеспечивает автоматическую компенсацию вли ни всех возмущающих факторов, действующих только в цепи электропитани (колебани напр жени питани ,, изменение сопротивлени нагревател ). Однако не вс теплова мощность, выдел ема нагревателем, идет на нагрев катода - только часть ее ( Qкзл. ) передаетс излучением на катод, а часть ( QpoT ) неизбежно попадает The stabilization of the electric power of the heater automatically compensates for the influence of all disturbing factors acting only in the power supply circuit (fluctuations in the supply voltage, change in resistance of the heater). However, not all the heat power released by the heater goes to the heating of the cathode — only part of it (Qcl.) Is transmitted by radiation to the cathode, and part (QpoT) inevitably falls

20 на элементы конструкции. Поэтому указанные составл ющие ( QHJ/ и QHOT ) по отдельности 9СтаюТс .неконтролируемыми . Энергетический баланс нагревател в стационарном режиме дл этого случа . Р Q - Q ИЪЛ пот где Р - электрическа мощность, подводима к нагревателю. Стабилизаци Р обеспечивает посто нство только суммарной тепловой мощности QUJA QnoT Так как кроме действующих В цепи нагревател имеютс и дру гие возмущающие факторы (электронное охлаждение эмиттера, изменение терми ческого сопротивлени О5а1аждающего контура анода и т. д.), нарушающие темпера турный режим катода, происходит изменение соотнощени между составл ющими (5цт,(У и QnaT- результате нарушаетс режим посто нства тепловой мощности, подводимой непосредственно к катоду. Цель предлагаемого изобретени - повышение точности устройства стабилизаци тепловой мощности, подводимой к катоду электронного прибора (ТЭП), при нагреве излучением с электронагревател . Поставленна цель достигаетс тем, что устройство содержит сумматор, генератор раанопол рных импульсов, разделительные элементы и цепочки из последовательно соединенных датчиков тока и функциональных преобразователей, выходы которых подключены ко входам сумматора выходом св занного с одним из входов элемента сравнени , причем датчики тока через соответствующие разделительные элементы и генератор разнопол рных импульсов подключены к промежутку нагреватель-катод электронного прибора. При этом величины амплитуд импульсо напр жени обеих пол рностей, генерируемых генератором разнопол рных импульсов и прикладываемых к промежутку нагреватель-катод , устанавливаютс такими, чтобы в диапазоне рабочих температур катода значени токов эмиссии с нагревател на катод и с катода на нагреватель соответствовали токам насыщени . Тогда значени этих токов будут пропорциональны Соответственно температуре нагревател Т и като да Т., , Длительность и скважность указан ных импульсов выбираетс из услови- , чтобы не допустить дополнительного подогрева катода и нагревател потоком электронов С введением перечисленных выше элементов регулирование выполн етс не тол ко по отклонению электрической мощности Нагревател , но и по отклонению, тепловой мощности, подводимой к катоду, так как выходной сигнал сумматора, введенный в основной контур регулировани как дополнительный сигнал обратной св зи, пропорционален мощности. Справедливость такого утверждени подтверждаетс выражением %л -ЧГн- ). где k - коэффициент, определ емый эффективной степенью черноты системы нагреватель-катод , посто нной Стефена-Боль- цмана и площадью нагревател . Сохранение в устройстве контура регулировани по отклонению электрической Мощности (основного сигнала обратной св зи) обеспечивает локализацию возмущений , действующих в цепи электропитани нагревател , и, таким образом, повышает качество регулировани всей системы . На чертеже представлена функциональна схема устройства, включающего генератор 1 разнопол рных импульсов, разделительные электроды (диоды) 2 и 3, датчики 4 и 5 тока, функциональные преобразователи 6 и 7, сумматор 8, задатчик 9 и датчик 10 электрической мощности, элемент 11 сравнени , усилитель 12 и исполнительный элемент 13, нагреватель 14 и катод 15 электронного прибора. Устройство работает следующим образом . В начале нагрева, когда температуры Т и Т|| относительно низкие, сигнал на выходе сумматора 8 отсутствует и в системе регулировани действует только основной сигнал обратной св зи, пропорциональный электрической мощности нагревател , который поступает на первый вход элемента 11 сравнени с выхода датчика 10 и сравниваетс с сигналом задатчика 9, разностный сигнал усиливаетс усилителем 12 и поступает на исполнительный элемент 13. Когда температуры нагревател и катода достигают значений, достаточных дл начала электронной эмиссии с их поверхностей, с помощью генератора 1 разнопол рных импульсов создаютс токи эмиссии с нагревател 14 на катод 15 и с катода на нагреватель, которые после диодов 2 и 3 измер ютс с помощью датчиков 4 и 5. Выходные сигналы первого и второго датчика, пропорциональные соответ- .ственно Тц и Т , поступают соответственно на первый и второй функциональные преобразователи 6 и 7. Электрические сигналы е последних, пропорциональ20 on the design elements. Therefore, the indicated components (QHJ / and QHOT) are separately 9Stacked with uncontrolled. The energy balance of the heater in a stationary mode for this case. P Q - Q ISL pot where P is the electrical power supplied to the heater. Stabilization P only provides the total heat output QUJA QnoT since, apart from the existing B heater circuits, there are other disturbing factors (electronic cooling of the emitter, a change in the thermal resistance of the O5 auxiliary circuit of the anode, etc.) that violate the temperature of the cathode, the change in the ratio between the components (5 ct, (Y and QnaT) violates the mode of constancy of thermal power supplied directly to the cathode. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the device The stabilization of the thermal power supplied to the cathode of an electronic device (TEC) when it is heated by radiation from an electric heater. The goal is achieved by the fact that the device contains an adder, an oscillator of alternating pulses, separation elements and chains of series-connected current sensors and functional converters whose outputs connected to the inputs of the adder by the output associated with one of the inputs of the comparison element, with the current sensors through the respective separating elements and the generator different The pulses are connected to the heater-cathode gap of the electronic device. At this magnitude, the amplitudes of the pulse voltages of both polarities generated by the generator of opposite polarity pulses and applied to the heater-cathode gap are set so that, in the range of cathode operating temperatures, the emission currents from the heater to the cathode and from the cathode to the heater correspond to saturation currents. Then the values of these currents will be proportional. Accordingly, the temperature of the heater T and the cathode T., The duration and duty cycle of the indicated pulses are chosen from the condition that the additional heating of the cathode and the heater is prevented by the flow of electrons With the introduction of the elements listed above deviation of the electric power of the Heater, but also by the deviation of the thermal power supplied to the cathode, since the output signal of the adder introduced into the main control loop The feedback signal is proportional to power. The validity of this statement is confirmed by the expression% l -CHHH-). where k is the coefficient determined by the effective degree of blackness of the heater-cathode system, the Stephen-Boltzmann constant, and the heater area. The preservation in the device of the control loop by the deviation of the electrical Power (the main feedback signal) ensures the localization of disturbances acting in the power supply circuit of the heater, and thus improves the quality of regulation of the entire system. The drawing shows a functional diagram of a device including a generator of 1-pole pulses, separation electrodes (diodes) 2 and 3, current sensors 4 and 5, functional converters 6 and 7, an adder 8, a setting device 9 and an electric power sensor 10, a reference element 11, the amplifier 12 and the actuating element 13, the heater 14 and the cathode 15 of the electronic device. The device works as follows. At the beginning of heating, when the temperatures T and T || relatively low, the signal at the output of the adder 8 is absent, and in the control system only the main feedback signal, proportional to the electric power of the heater, acts, which is fed to the first input of the comparison element 11 from the output of the sensor 10 and is compared with the setpoint 9 signal, the difference signal is amplified by the amplifier 12 and arrives at the actuating element 13. When the temperatures of the heater and cathode reach values sufficient to initiate electron emission from their surfaces, using the generator 1, the two fields are different. pulses create emission currents from heater 14 to cathode 15 and from cathode to heater, which after diodes 2 and 3 are measured using sensors 4 and 5. The output signals of the first and second sensors, proportional to Tc and T, respectively, on the first and second functional converters 6 and 7. The electrical signals are the last, proportional to

Claims

The claims for stabilization of thermal power during electron beam heating

752263 6 cathode of an electronic device, comprising a sensor and an electric power adjuster included in the heater circuit, the outputs of which are connected to the inputs of the comparison element ₅ , to the output of which an amplifier is connected, with an output connected to the control input of the actuating element included in the heater circuit, characterized in that, in order to increase the accuracy of the device, it contains an adder, a generator of bipolar pulses, dividing elements and chains of series-connected current sensors and functional converters15 ovateley whose outputs are connected to inputs of the adder, bound-th output to one input of the comparison element, and current sensors through respective dividing elements and ge20 generator of bipolar pulses are connected to the heater-cathode gap electronic device.