Катодный узел для обращенного коаксиального магнетрона

Катодный узел для обращенного коаксиального магнетрона

Реферат

 

Изобретение относится к СВЧ-генераторам М-типа, в частности к обращенным коаксиальным магнетронам (ОКМ), используемым в СВЧ-энергетических установках. Катодный узел содержит эмиттер (Э) 2, представляющий собой, в частности, цилиндрическое тело (кольцо) из пористого вольфрама, импрегнированное активным веществом, например алюминатом бария. Э 2 до упора на уступ вставлен в центральное посадочное отверстие керна 3. Вокруг Э 2 сверху и снизу относительно опорной стенки 4 керна 3 размещены ветви 5 и 6 подогревателя, каждая из которых сформирована в виде свернутой в кольцо петли, проводники 7 и 8 которой фиксируются друг над другом при помощи керамических изоляторов, выполненных, например, в виде диэлектрических бусин 9 с параллельными сквозными каналами 10 и 11. Керн 3 выполнен в виде шайбы, внутренний диаметр которой равен наружному диаметру Э 2. В генераторном режиме ОКМ как при сохранении напряжения накала, так и при интенсивности бомбардировке эмиттера возвращающимися на него электронами, когда напряжение накала полностью или частично снимается, распределение температуры не меняется, так как наиболее нагретым элементом во всех случаях остается Э 2. Катодный узел имеет повышенную надежность. 2 з. п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к СВЧ-генераторам М-типа, в частности к обращенным коаксиальным магнетронам (ОКМ), используемым в передатчиках РЛС и в СВЧ-энергетических установках. Цель изобретения повышение надежности катодного узла. На фиг.1 показан фрагмент ОКМ с предлагаемым катодным узлом, продольный разрез; на фиг.2 то же, вид в плане; на фиг.3 и 4 подогреватель предложенного катодного узла, две проекции; на фиг.5, 6 и 7 тепловой лабиринт, варианты исполнения; на фиг.8 и 9 диаграммы распределения температуры вдоль радиуса в катодном угле по изобретению и прототипу, соответственно. Применительно к конкретному исполнению на фиг.1 показана анодно-резонаторная система 1, соосно с которой расположен эмиттер 2, представляющий собой, в частности цилиндрическое тело (кольцо) из пористого вольфрама, импрегнированное активным веществом (например, алюминатом бария). Эмиттер 2 до упора на уступ вставлен в центральное посадочное отверстие керна 3. Вокруг эмиттера 2 сверху и снизу относительно опорной стенки 4 керна 3 размещены ветви 5 и 6 подогревателя. Ветви 5 и 6 подогревателя сформированы каждая в виде свернутой в кольцо петли, проводники 7 и 8 которой фиксируются друг над другом при помощи керамических изоляторов, выполненных, например, в виде диэлектрических бусин 9 с двумя параллельными сквозными каналами 10, 11. Бусины 9 прилегают к наружной цилиндрической поверхности эмиттера 2 своей широкой частью, а к опорной стенке 4 керна 3 и к крышкам 12 и 13 подогревателя своей узкой частью. Такое расположение ветвей 5 и 6 подогревателя фиксируется благодаря уступам 14 и 15, выполненным на верхней и нижней плоскостях опорной стенки 4 керна 3, и благодаря наличию плоского и конического участков у крышек 12 и 13. Плоские участки крышек 12 и 13 примыкают к торцам эмиттера 2 и к узким сторонам бусин 9, фиксируя одновременно осевое положение эмиттера 2 и ветвей 5 и 6 подогревателя. Крышки 12 и 13 подогревателя снабжены пазами 16 и 17, сквозь которые выводятся (в радиальном направлении) концы ветвей 5 и 6 подогревателя, а сами крышки 12 и 13 закреплены в центрирующих их выточках керна 3, например, при помощи отрезков 18 проволоки, приваренных контактной сваркой. Свободные концы 19, 20, 21 и 22 ветвей 5 и 6 подогревателя отогнуты в радиальном направлении для подсоединения к вводу напряжения анода и накала (не показан). Концы 20 и 21 замыкаются между собой вне керна 3 с помощью перемычки 23 (например, из тантала), жестко присоединяемой, например, контактной сваркой. Конец 19 соединяется с траверсой 24 ввода накала, а конец 22 приварен к керну 3 для создания общей точки катод подогреватель. Керн 3 с помощью приваренной к нему пластины 25 (например, из тантала) соединяется с трубкой 26 ввода напряжения анода. В керне 3 в опорной стенке 4 выполнен тепловой лабиринт, содержащий окна 27, например, в форме дугообразных щелей малой радиальной ширины. Окна 27 выполнены на диаметре, превышающем диаметр окружности соприкосновения ветвей 5 и 6 подогревателя с опорной стенкой 4 керна 3. Назначение окон 27 состоит в ограничении радиального теплоотвода от подогревателя и эмиттера 2. Между окнами 27 в опорной стенке 4 керна 3 оставлены лишь узкие радиальные перемычки 28, изменяя ширину которых, можно управлять степенью теплоотвода. На периферийном участке 29 керна 3 выполнена тепловая развязка в виде азимутально-симметричной системы сквозных отверстий 30, препятствующих распространению теплового потока от перемычек 28 к отверстиям 31, служащим для крепления экранов 32, и к отверстиям 33, служащим для крепления держателей 34. Тем самым обеспечиваются относительно низкие температуры экранов 32 и держателей 34. Держатели 34 закреплены на периферийном участке 29 керна 3, например, при помощи танталовых заклепок 35, располагаемых в отверстиях 33. Экраны 32 (изготовленные, например, из гафния) закреплены при помощи молибденовых винтов 36, промежуточных гаек 37 (определяющих необходимое расстояние между экранами 32) и стяжныx гаек 38. Держатели 34 своей периферийной частью закреплены на изолирующих опорах 39 при помощи гаек 40. На плоскости экрана 32 размещены нераспыляемые геттеры 41, изготавливаемые из пористого газопоглотителя, например титана. Работает предложенное устройство следующим образом. При подаче напряжения накала разогреваются последовательно соединенные ветви 5 и 6 подогревателя и затем охватываемый ими эмиттер 2, который, расширяясь, плотно прижимается к опорной стенке 4 керна 3. Часть теплового потока ветвей 5 и 6 подогревателя тратится на разогрев крышек 12 и 13, а часть отводится по узким перемычкам 28 к периферии керна 3. Эта часть теплового потока встречает на периферийном участке 29 керна 3 отверстия 30 теплового лабиринта, прежде чем доходит до отверстий 31 и 33 крепления экранов 32 и держателей 34. Система отверстий 30 увеличивает не только тепловое сопротивление, но и теплоизлучающую поверхность керна 3 и этим дополнительно способствует снижению температуры точек крепления экранов 32 и держателей 34. В результате при достижении рабочей температуры эмиттера 2 периферийная часть керна 3, а тем более упругие держатели 34, экраны 32 и изолирующие опоры 39 оказываются при существенно меньшей температуре, чем эмиттер 2, т.е. достигается требуемое благоприятное распределение температуры вдоль радиуса. В генераторном режиме ОКМ как при сохранении напряжения накала, так и при интенсивной бомбардировке эмиттера возвращающимися на него электронами, когда напряжение накала полностью или частично снимается, распределение температуры не меняется, так как наиболее нагретым элементом во всех случаях остается эмиттер 2. Это крайне важно, ибо при работе ОКМ в режиме включения выключения от цикла к циклу катодно-подогревательный узел сохраняет свое соосное расположение относительно анода. Как видно из фиг. 8 и 9 в прототипе нагрев от подогревателя приводит к тому, что температура керна "опережает" температуру эмиттера, а нагрев за счет обратной бомбардировки эмиттера порождает обратную картину. В предлагаемом же катодном узле нагрев эмиттера всегда опережает нагрев керна.

Формула изобретения

1. КАТОДНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ОБРАЩЕННОГО КОАКСИАЛЬНОГО МАГНЕТРОНА, содержащий эмиттер, охватывающий его керн и экранированный подогреватель, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности узла, в нем керн выполнен в виде шайбы, внутренний диаметр которой равен наружному диаметру эммитера, а подогреватель в виде двух изолированных ветвей, расположенных одна над керном, другая под ним. 2. Катодный узел по п.1, отличающийся тем, что каждая ветвь подогревателя выполнена в виде по крайней мере одной свернутой в кольцо спирали, проводники которой зафиксированы друг над другом посредством нанизанных на них диэлектрических бусин, высота которых равна высоте ветви подогревателя. 3. Катодный узел по пп.1 и 2, отличающийся тем, что за пределами наружного диаметра подогревателя в керне выполнена тепловая развязка в виде азимутально-симметричной системы отверстий.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000