Лучевая электронная лампа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

,% 71337

СССР

Класс 21@, 1За

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Зарегистрировано в Бюро изобретений Госплана СССР

Главное управление электрослаботочной промышленности

Действительный изобретатель иностранец," .,;

Гарри К. Томпсон 1 P:, I

ЛУЧЕВАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАМПА

ЗСГ1134 ° "."..Л T .;

; 1

Гат11й :-,. .:Л.1 I l 14" ">OTF. 1;д (308370) Заявлено 26 декабря 1939 года в Наркомэлектропром за 1ч" 36374

Опубликовано 31 декабря 1947 года

Действие патента распространяется на 15 лет с 26 декабря 1939 года

Предметом настоящего изобретения является лучевая электронная лампа, в которой элекгроны, излучаемые катодом, образуют несколько более или менее резко очерченных лучей.

Как известно, концентрация про странственного заряда в электронный луч или лучи и использование нужных лучей дают возможность получить требуемые характеристики. Поэтому лучевые лампы имеют большую крутизну характеристики при внутреннем сопротив1лени и, недостижимом в обычных типах ламп.

Другим преимуществом лучевых лам|п является то, что при использовании их в качестве отрицательного сопротивления они имеют отрицательную,крутизну характеристики или отрицательное сопротивление строго постоянными, так как у них эти параметры не зависят от эффекта вторничной эмиссии

Кроме того, преимущество лучевых ламп заключается и,в том, что они работают как обычные лампы, пока напряжение, приложенное к управляющему электроду, лежит в установленных пределах. При увеличении же этого напряжения выше указанных пределов лампы огрвничивают отдаваемую мощность до установленной величины, т. е. коэфиц иент усиления по мощности IlpH этом уменьшается.

В соответствии с настоящим изобретением поток электронов с нагреваемого катода собирается B од ин или несколько электронных лучей, направленных по нормалям к поверхности катода. Угол падения лу.ча или лучей на холодные электроды можно выбирать различным для получения нужных хара ктеристик. Желаемые характеристики могут быть получены путем направления луча или лучей на соогветственно расположенные фасонны е электроды, которые в одном случае могут быть сделаны из стерженьков, а в д ругом случае из листового металла с прорезом или щелью. Со бираемый электродами ток регулируется или путем управления полным током луча при постоянстве его поперечного сечения или путем изменения фокусировки луча. При этом пучок попадает на проволочный электрод или проходит в щель в положительном электроде, отчего изменяется поперечное сечение луча.

На фиг. 1 изображено схематично поперечное сечение д вухлу153

М 7133 7 чевой лампы, характеристики которой показаны на фиг. 2; на фиг. 3— схематично поперечное сечение четырехлучевой лампы; на фиг. 4— характеристики этой лампы при положительном напряжении на электроде 1, превышающем критическое; на фиг. 5 — схема включения лампы, показанной на фиг. 1, при применении которой отдаваемая мощность ограничивается, если напряжение Ui, подаваемое на управляющий электрод 1, превосходит критическое; на фиг. 6 — схема включения лампы, показанной на фиг. 3, для работы при отрицательных напряжениях на электроде 1, превышающих критичес кое; на фиг. 7 — схема включения лампы, показанной на фиг. 1, служащей для получения отрицатель, ного сопротивления; на фиг. 8 — получаемые при этом характеристики.

Форма характеристик крутизны лучевой, лампы может варьировать в широких пределах, что недостижимо в обычных типах ламп. В лучевой лампе поперечное сечение и сила тока луча, играющего роль пространственного заряда, управляется потенциалом на входном электроде.

Собирающие электроды располагаются так, что они, частично преграждая путь луча, а зависимость от:напряжения на входном электроде, изменяют его поперечное сечение. Поэтому соотношение крутизны характеристик электродов 2 и 4 и изменяется и при желании можно достигнуть, более или менее полного насыщения. KipoMe того, путем подбора формы собирающих электродов можно получить другие изменения характеристик.

На фиг. 1 изображена лампа, в которой заданные характеристики получаются посредством изменения поперечного сечения луча при изменении его ширины. Такая лаяпа содержит цилиндрический катод 10.

Электрод 1 состоит из двух параллельных проволок 11, расположенных,вблизи катода параллельно его оси Электрод 2 предоставляет собой цилиндр 12 из листового металла с двумя щелями, которые смещены на

80 относительно плоскости проволок 11 электрода 1, Электрод 8 в

1э1 этой лампе состоит из двух проволо к 13, параллельных катоду и ле>кащих в плоскости, проходящей через центры щелей в электроде 2.

Электрод 4 выполнен в виде коробки 14 из листэвого металла, окружающей остальные электроды. Подобная конструкция может быть ис пользолана различно, например, про волоки 13 могут быть использованы как один общий электрод или ка к два независимых электрода. В последнем случае каждая из них может быть соединена с коробкой 14 электрода 4 или может быть исполь зована независимо от нее.

Для,пояснения действия луча примем электроды 3 и 4 соединенными друг с другом и образующими положительно запряженный электрод.

При таком соединении, если на пря>кения на электродах соответствуют фиг. 2, можно подобрать такое напряжение смещения на электроде 1, при котором ширкна луча ра1вна ширине щели IB этом электроде, Это напряжение назовется иритическим напряжением смещения. Его величина в данном случае составляет около 40 в. При отрицательных смещениях на электроде 1, превышающих критическое напряжение, ширина луча, падающего на электрод 2, меньше, чем ширина щели в электроде 2. Поэтому последний практически не получает тока, как показывает кривая тока I> на электроде 2 (фиг. 2). Если отрицательное смещение на электроде 1 уменьшается до критического напряжения, то ширина луча Достигает ширины щели в электроде 2. В этот момент на электрод 2 начинает течь часть тока луча. При уменьшении смещающего напряжения прирост тока с катода целиком падает на электрод 2 так, что при смещениях, меньших критического, полное увеличение тока получается на электроде 2, тогда как ток I3 и 1, на электродах 3 и 4 остается постоянным. Эти изменения при критическом напряжении могут быть выражены как изменение крутизны электрода 1 по отношению к электроду 2. При определенном соотношении смещения на электроде 1 и ширины отверстия на электроде 2 кри№ 71337 тическое напряжение на электроде 1, при котором имеет место перемена крутизны, является функцией ширины луча. При изменении одного из размеров проволок 11 или их расстояния от катода или того и другого вместе, так же как и,при изменения ши рины щели в электроде 2, критическое напряжение .может при нимать положительные и отрицательные значения.

На фиг. 2 локазан пример этой перемены крутизны характернстики в лампе, изображенной на фиг. 1, причем участок А соответствует области отрицательных напряжений на электроде 1, превышающих критическое напряжение, тогда как участок

В соответствует области отрица тельных напряжений на электроде 1, меньших критичеокопо значения

Пунктирная линия показывает сумму токов 1я+ 1з+ 14 на электродах

2, 8 и 4 как функцию напряжения на электроде 1. Характеристика тока на элекгродах 8 и 4 (фиг. 2) переходит между б и 7 ма в характеристику насыщения, хотя ток с катода не имеет насыщения. Характеристика тока на электроде 2 (фиг. 2), начиная с малых значений тока, имеет более крутой |подъем, чем характеристика тока на электродах 8 и 4 при соответствующих малых значениях тока. Это значит, что если электрод 2 рассматривать как анод, то его характеристика крутизны по мере приближеиия к нулевой оси получается более крутой, чем это имеет место в обычном триоде.

Если электроды 3 и 4 используются как выходные электроды (фиг. 5), то кривая зависимостн вы ходного тока от входного напряжения имеет,вид, показанный на фиг. 2, где она .представляет собой пологую кривую. В этом устройстве вход 1б включен между управляющим электродом 1 и батареей 15.

Отрицательное смещение подается на электрод 1 при включении катода 10 через проводник 17 к батарее.

Электроды 3 и 4 гальванически сое динены между собой и подключены к батарее 15 через обмотку 19.

Таким образом, если напряжение сигнала на входе, подаваемое на управляющий электрод, превосходит установленную критическую величину, отмеченную на фиг. 2 пунктиром, то значительная часть гока катода отклоняется от ;выход ной цепи, т е. от выходных электродов, к вспомогательному электроду. В этом устройстве внутреннее сопротивление между катодом и электра дами 8 и 4 выше, чем у обычных ламп, благодаря большому удалению этих электродов от катода и благодаря поглощению части электронов сеткой 2, когда луч расширен вследствие увеличения напряжения на сетке 1 в положительную сторону.

На фиг. 3 изображена лампа, в принципе подобная лампе, приведенной на фиг. 1, но имеющая обратную функцию электродов 2 и 4

Здесь имеется четыре равных по длине фокусирующих элемента 20, параллельных катоду и составляющих электрод 1. Электрод 2 состоит из четырех пластинок 21, помещенных налротив щелей электрода 1. Элементы 21 перехватывают лучи при больших отрицательных смещениях на электроде 1 (Ha фиг.

1, наоборот, элементы 12 не препятствуют прохождению- луча при отрицательных смещениях, но препятствуют этому при положительных смещениях). Электрод 8 представляет собой спиральную сетку 22, соединенную с катодом и действующую в качестве антидинатронной сетки. Электрод 4 лредставляет собой цилиндрический анод 28, окружающий остальные электроды. Обратное действие электродов, близких к катоду и удаленных от него, дает возможность сообщать более отдаленным электродам любой нз двух типов характеристик; поэтому более удаленные электроды, т. е. электроды с болыпим сопротивлением, всегда являются выходными.

В лампе, изображенной на фиг. 3, при потенциалах на электроде 1 более отрицательных, чем критическии потенциал, ширина лучей на электроде 2 меньше, чем ширина составляющих его пластинок. Прн таких потенциалах лучи целиком задерживаются электродом 2 и ток, иду155 № 71337 щий к электроду 4, становится равным нулю. При отрицательных потенциалах на электроде 1, превышающих критический, ширина луча больше, чем ширина задерживающих элементов электрода 2. Поэтому избыток электродов с катода сверх величины тока, соответствующего критическому напряжению на электроде 1, направляется на электрод 4.

В основном характеристики тока лампы этой конструКции весьма схожи с характеристиками лампы, п риведенн ой на фиг. 1, что показывают кривые тока на фиг: 4. В лампе (фиг. 3) участок насыщения встречается на характеристике внутреннего электрода 2, тогда как в лампе (фиг. 1) он находится на характеристике более удаленных электродов 8 и 4. Равным образом на фиг. 4 резкую отсечку имеет характеристика электрода 4 лампы, показанной на фиг. 3, тогда как соответствующая отсечка на фиг. 3 относится к внутреннему электроду

2 лампы, изображенной на фиг. 1. В лампе (фиг. 3) критическое напряжение на электроде 1 положительно.

На фиг. 4 показано, что перемена функций электродов происходит при положительных напряжениях электрода 1.

На фиг. 6 дана схема включения этой лампы, причем критическое напряжение электрода 1 имеет место при отрицательном его смещении.

Критический потенциал на электподе 1 переходит в отрицательную область при сужении проволок 20 электрода 1 или сужении пластинок

21, а также при сужении тех и других одновременно. Как показано на фиг.

5, электрод 1 имеет отрицательное смещение и изменение напряжения во входной цепи не выходит из отрицательной области. Электрод 4 является электродом выходной цепи и нагружен соответствующей внешней цепью.

Схема (фиг. 7) предназначена для получения отрицательного сопротивления. При этом способе работы внешняя цепь может быть отрегулирована так, что при напряжении на входе, превосходящем установлен156 ную величину, почти весь катодный ток отклоняется от выходной цепи, содержащей электроды 8 и 4. В этой схеме входной электрод или управляющая сетка 1 соединены с входной цепью 2б и электрод 1 имеет отрицательное смещение.

Электроды выходной цепи 28 (аноды 8 и 4) через выходной трансформатор соединены с батареей 27.

Электрод 2 присоединен к батаоее через большое сопротивление 29, например, равное 122000 - как отмечено на схеме по фиг. 7.

Кривые, изображенные на фиг. 8, сняты при изменении напряжения на электроде 1. После того, как напряжение на электроде 1 достигнет критического значения, равного минус

50 в, сетка 2 начинает пропускать ток заметной величины, который, протекая через сопротивление 29, вызы-, вает значительное падение напряжения, что быстро уменьшает напряжение на электроде 2. Благодаря совместному действию электродов 1 и 2, ток, идущий к выходным электродам 8 и 4, быстро падает почти до нуля.

Таким образом, харакгеристика отрицательного сопротивления получается при надлежащем смещении на электроды и при работе лампы при напряжениях, близких к критическому. Причиной появления отри.цательного сопротивления является захождение колебаний сигнала в положительную область.

Предмет патент

1. Лучевая электронная лампа, отличающаяся тем, что для получения луча применена электроннооптическая система, состоящая из цилиндра 12 со щелями и анодов 18, в виде проволок, заключенных в общий корпус 14, обычно присоединяемый к аноду 18 (фиг. 1).

2. Форма выполнения лампы по п. 1, отличающаяся тем, что для получения нескольких лучей применено несколько фокусиру1ощих электродов 21 (фиг, 3) и сплошной анод 28 в виде цилиндра.

3. Форма выполнения лампы по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что для управления интенсивностью № 7133

Фиг. 1

Фиг. 2

Фиг. 3

Фиг. 4 и, Фиг. 5

Фиг. 6

157 электронных лучей вблизи катода 10 (фиг. 1) расположены две параллельных ему проволоки 1, на котоL рые накладывается потенциал, изменяющий фокусировку лучей и интенсивность анодного тока. № 71337

Фиг. 7

Ц а fPR й;-60-122,000 «72

11з=29б

Ut,-- 296v

Отв. редактор А. Н. Панасенко

Редактор В. Н. Чистов

Л26007 Подписано к печати 1/V 1949 г. Тираж 500 экз. Цена 65 к. Зак. 13

Тип. «Московский печатник»

158