RU168920U1 - Магнетрон - Google Patents
Магнетрон Download PDFInfo
- Publication number
- RU168920U1 RU168920U1 RU2016134631U RU2016134631U RU168920U1 RU 168920 U1 RU168920 U1 RU 168920U1 RU 2016134631 U RU2016134631 U RU 2016134631U RU 2016134631 U RU2016134631 U RU 2016134631U RU 168920 U1 RU168920 U1 RU 168920U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cathode
- anode
- magnetron
- cold cathode
- cylindrical
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
- H01J25/50—Magnetrons, i.e. tubes with a magnet system producing an H-field crossing the E-field
Landscapes
- Microwave Tubes (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области электровакуумных СВЧ приборов, в частности к мощным импульсным магнетронам миллиметрового и субтерагерцового диапазонов частот с широким спектром выходного сигнала и может быть использована в передатчиках радиолокационных систем (РЛС) нового поколения. Магнетрон содержит цилиндрический анод и катодный узел. Катодный узел включает соосный аноду цилиндрический холодный катод и боковой горячий катод. Холодный катод расположен в пространстве взаимодействия внутри анода, а горячий - в торце этого пространства. Холодный катод выполнен из наноструктурированного материала на основе углеродных нанотрубных и нанокластерных пленок с коэффициентом вторичной эмиссии меньше единицы. Полезная модель позволяет упростить изготовление катодного узла. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Полезная модель относится к области электровакуумных СВЧ приборов, в частности к мощным импульсным магнетронам миллиметрового и субтерагерцового диапазонов частот с широким спектром выходного сигнала, и может быть использована в передатчиках радиолокационных систем (РЛС) нового поколения.
Из уровня техники известны миллиметровые магнетроны с боковым катодом, которые в числе других электровакуумных приборов позволяют осуществить активное освоение субтерагерцового диапазона частот в интересах народного хозяйства и обороны (см. В.М. Исаев и др. «Современные радиоэлектронные системы терагерцового диапазона», Доклады ТУСУРа, №4 (34), декабрь 2014; С.В. Гришин и др. «Генерация одиночных хаотичных СВЧ-импульсов в кольцевой автоколебательной системе с ферромагнитной пленкой, под внешним шумовым воздействием», Письма в ЖТФ, 2013, том 39, вып. 7). Основным недостатком таких устройств является невозможность получения широкого спектра выходного сигнала (сверх 2/τ, где τ - длительность выходного импульса), что обусловлено расположением вторично-эмиссионного катода в пространстве взаимодействия, из-за чего управление частотой изменения анодного напряжения оказывается невозможным.
Также из уровня техники известны магнетроны с инжектированным электронным потоком, настраиваемые напряжением, в которых в торцевой области пространства взаимодействия расположен инжектор с горячим катодом, а в пространстве взаимодействия - холодный катод (отрицательный электрод) с низким коэффициентом вторичной эмиссии, что достигается, в первую очередь, выбором материала холодного катода (см. Уилбур Д., Питере Ф. «Электронные сверхвысокочастотные приборы со скрещенными полями», изд. ИЛ, М., 1961, т. 2, стр. 14-84). Чаще всего в качестве материала для холодного катода используется графит, который имеет коэффициент вторичной эмиссии меньше единицы (σmax≈0.6-0.8). Недостатком устройств такого типа является хрупкость графита: он не может быть припаян, а допускает только механическое крепление в катодном держателе и при этом является материалом, малопригодным для работы в вакууме, так как имеет повышенное и длительное газоотделение.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является магнетрон, содержащий цилиндрический анод и катодный узел, включающий соосный аноду цилиндрический холодный катод, расположенный в пространстве взаимодействия внутри анода, и боковой горячий катод, расположенный в торце пространства взаимодействия (см. патент RU 2115193, кл. Н01J 25/50, опубл. 10.07.1998). Недостатками известного устройства также являются сложность изготовления, а также невозможность мгновенного включения в рабочий режим.
Таким образом, технической проблемой является создание простой, прочной и экономичной конструкции миллиметровых и субтерагерцовых магнетронов с широким и сверхшироким спектрами выходного сигнала, а также мгновенным включением в рабочий режим.
В предлагаемом магнетроне, содержащем цилиндрический анод и катодный узел, включающий соосный аноду цилиндрический холодный катод, расположенный в пространстве взаимодействия внутри анода, и боковой горячий катод, расположенный в торце пространства взаимодействия, холодный катод выполнен из наноструктурированного материала на основе углеродных нанотрубных и нанокластерных пленок с коэффициентом вторичной эмиссии меньше единицы. Горячий катод может быть образован магнетронной инжекторной пушкой и выполнен из наноструктурированного автоэмиссионного материала на основе углеродных нанотрубных и нанокластерных пленок.
Совокупность изложенных признаков позволяет решить вышеуказанную техническую проблему и получить технический результат, заключающийся в упрощении изготовления катодного узла.
На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого магнетрона.
Предлагаемый магнетрон содержит цилиндрический анод 1 и катодный узел, включающий соосный аноду цилиндрический холодный катод 2 и боковой горячий катод 3. Горячий катод 3 образован магнетронной инжекторной пушкой с управляющим электродом 4. Холодный катод 2 расположен в пространстве взаимодействия 5 с продольным магнитным полем 6 внутри анода 1, а горячий катод 3 - в торце этого пространства 5. Напряжение на анод 1 подается от модулятора 7 анодного питания, а на горячий катод 3 - от источника 8 напряжения накала.
Холодный катод 2 выполнен из наноструктурированного материала, а именно снабжен антивторичноэмиссионным покрытием 9 на основе углеродных нанотрубных и нанокластерных пленок с коэффициентом вторичной эмиссии меньше единицы (σmax<1). По своим свойствам такое покрытие полностью соответствует графитовым холодным катодам, но свободно от вышеуказанных недостатков графита.
Горячий катод 3 также может быть выполнен из наноструктурированного материала, а именно снабжен автоэмиссионным покрытием на основе углеродных нанотрубных и нанокластерных пленок.
Указанные наноструктурированные покрытия характеризуются высокой механической прочностью и твердостью, низким коэффициентом трения, химической стойкостью и низкой адгезией различных загрязнений к его поверхности. Покрытия могут наноситься электрохимическим способом с использованием стандартного гальванического оборудования, и могут быть нанесены на широкий спектр металлических и неметаллических материалов с использованием одного и того же электролита, но разными режимами по току.
Электролит для нанесения наноуглеродного покрытия представляет собой коллоидный раствор функциализированных наноразмерных частиц углерода в органическом безводном растворителе (этаноле или изопропаноле). Процесс ведут при температуре электролита около 20-30°С и плотности тока 1-2 мА/дм2. Электролит имеет более высокую рассеивающею способность (на 40% и более) по сравнению с рассеивающей способностью электролитов, используемых для нанесения металлических покрытий, что делает возможным нанесение покрытия на детали сложной формы. Технология безотходна, т.к. при осаждении покрытия выделяется только некоторое количество газообразных продуктов. Срок службы электролита практически не ограничен, а его коррекция осуществляется добавкой концентрата функциализированных наноразмерных частиц углерода в органическом растворителе. Толщина покрытия может составлять от нескольких ангстрем до нескольких десятков микрометров, время процесса нанесения покрытия на изделие - 2-3 минуты. Шероховатость поверхности покрытия (чистота поверхности) соответствует 12-14 классу чистоты, величина микронеровностей - не более 20 нм.
Измеренные величины коэффициента вторичной эмиссии (σmах) покрытия 9 изготовленных образцов холодного катода 2 составляют: 0.7-0.8 ед. (т.е. такого же порядка, как для графита марки МПГ-6).
Предлагаемый магнетрон работает следующим образом.
На боковой горячий катод 3 через источник 8 подают номинальное напряжение накала. На отрицательный электрод 2, соединенный с горячим катодом 3 магнетронной инжекторной пушки, подают импульсное напряжение отрицательной полярности от модулятора 7. На управляющий электрод 4 магнетронной инжекторной пушки синхронно с импульсом от модулятора 7 подают номинальное управляющее импульсное напряжение. После установки режимов по напряжениям магнетрон генерирует частоту, определяемую анодной резонаторной системой.
При изменении напряжения модулятора 7 частота генерации изменяется, а спектр выходного сигнала расширяется. При этом чем меньше внесенная добротность резонаторной системы магнетрона, тем шире может быть получен спектр выходного сигнала. На изготовленных магнетронах при внесенной добротности порядка 50-100 единиц ширина спектра при длительности импульса 0.5-1 мкс составила свыше 200 МГц при выходной импульсной мощности более 5 кВт.
Благодаря использованию при изготовлении горячего катода 3 наноструктурированного материала на основе углерода может быть реализован мгновенный запуск магнетрона в работу. При этом покрытие 9 в виде углеродных нанотрубных и нанокластерных пленок может быть нанесено простым и экономичным способом с помощью стандартного оборудования. Еще одним достоинством предложенной конструкции магнетрона является то, что в зависимости от наносимого наноструктурированного покрытия эмиттер бокового горячего катода 3 может быть выполнен как горячим термоэмиссионным, так и холодным автоэммиссионным. Последнее исполнение обеспечивает мгновенное включение магнетрона в работу с нулевым временем готовности (при этом источник 8 напряжения накала может быть исключен).
Claims (2)
1. Магнетрон, содержащий цилиндрический анод и катодный узел, включающий соосный аноду цилиндрический холодный катод, расположенный в пространстве взаимодействия внутри анода, и боковой горячий катод, расположенный в торце пространства взаимодействия, отличающийся тем, что холодный катод выполнен из наноструктурированного материала на основе углеродных нанотрубных и нанокластерных пленок с коэффициентом вторичной эмиссии меньше единицы.
2. Магнетрон по п. 1, отличающийся тем, что горячий катод образован магнетронной инжекторной пушкой и выполнен из наноструктурированного автоэмиссионного материала на основе углеродных нанотрубных и нанокластерных плёнок.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016134631U RU168920U1 (ru) | 2016-08-25 | 2016-08-25 | Магнетрон |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016134631U RU168920U1 (ru) | 2016-08-25 | 2016-08-25 | Магнетрон |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU168920U1 true RU168920U1 (ru) | 2017-02-28 |
Family
ID=58449494
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016134631U RU168920U1 (ru) | 2016-08-25 | 2016-08-25 | Магнетрон |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU168920U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108400077A (zh) * | 2018-03-01 | 2018-08-14 | 甘肃虹光电子有限责任公司 | 一种用定位瓷环控制磁控管阴阳极同轴度的方法 |
RU2683243C1 (ru) * | 2017-10-03 | 2019-03-27 | Анатолий Степанович Плахотник | Магнетрон с тонким катодом |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2115193C1 (ru) * | 1994-03-22 | 1998-07-10 | Владимир Ильич Махов | Магнетрон |
US20020125827A1 (en) * | 2001-03-08 | 2002-09-12 | Genvac Aerospace Corporation | Magnetron with diamond coated cathode |
US20050029917A1 (en) * | 2003-08-07 | 2005-02-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd | Magnetron |
-
2016
- 2016-08-25 RU RU2016134631U patent/RU168920U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2115193C1 (ru) * | 1994-03-22 | 1998-07-10 | Владимир Ильич Махов | Магнетрон |
US20020125827A1 (en) * | 2001-03-08 | 2002-09-12 | Genvac Aerospace Corporation | Magnetron with diamond coated cathode |
US20050029917A1 (en) * | 2003-08-07 | 2005-02-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd | Magnetron |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2683243C1 (ru) * | 2017-10-03 | 2019-03-27 | Анатолий Степанович Плахотник | Магнетрон с тонким катодом |
CN108400077A (zh) * | 2018-03-01 | 2018-08-14 | 甘肃虹光电子有限责任公司 | 一种用定位瓷环控制磁控管阴阳极同轴度的方法 |
CN108400077B (zh) * | 2018-03-01 | 2019-07-05 | 西安交通大学 | 一种用定位瓷环控制磁控管阴阳极同轴度的方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shiffler et al. | Review of cold cathode research at the Air Force Research Laboratory | |
US20050029917A1 (en) | Magnetron | |
RU168920U1 (ru) | Магнетрон | |
Glyavin et al. | Powerful terahertz gyrotrons based on pulsed magnets | |
Li et al. | Beam test of a novel CNT cathode-based electron gun assembled in a TWT | |
Pilossof et al. | Lifetime extension of ferroelectric cathodes for microwave tubes | |
US3970956A (en) | Cylindrical electron beam diode | |
Glyavin et al. | Terahertz gyrotrons with unique parameters | |
RU2631553C2 (ru) | Магнетронная распылительная система с инжекцией электронов | |
Militsyn et al. | Conceptual design of the low dark charge photocathode RF gun for Relativistic Ultrafast Electron Diffraction and Imaging (RUEDI) facility | |
Roy et al. | Features of 200 kV, 300 ns reflex triode vircator operation for different explosive emission cathodes | |
Bykov et al. | Development of long-lifetime cold cathodes | |
Zhang et al. | Life test studies on dispenser cathode with dual-layer porous tungsten | |
Orbach et al. | Ferroelectric cathode electron emission dependence on magnetic field | |
RU2454046C1 (ru) | Плазменный эмиттер электронов | |
Cherenshchikov et al. | Secondary emission magnetron injection gun as high current durable electron source | |
RU196815U1 (ru) | Отпаянная камера для газоразрядного генератора высокочастотных импульсов | |
Chepusov et al. | Investigation of changes in field electron emission characteristics of industrial fine-grained graphite when operated in an argon atmosphere up to 10–2 Pa | |
Yafarov et al. | Durability of High-Current Field Sources of Electrons Based on Nanocomposite Diamond-Graphite Film Structures | |
Lynn et al. | Initial testing of a reflex triode vircator with adjustable AK gap and cavity reflector | |
Dovbnya et al. | Experimental studies on cold cathode magnetron gun | |
Ohkubo et al. | Study on high-frequency breakdown in 0.8–0.9 GHz | |
Li et al. | A Magnetic Focused CNT Travelling Wave Tube | |
Glyavin et al. | Generation of kW level THz radiation by the gyrotron with pulsed magnetic field | |
Faillace et al. | Experimental results of carbon nanotube cathodes inside RF environment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190826 |