Устройство для направления электронного луча в гиротроне
Использование для направления электронного луча в гиротроне Сущность изобретения с целью поглощения выходящего через отверстия узла для направления луча нежелательного микроволнового излучения предусмотрено охватывающее узел для направления луча охлаждаемое поглощающее устройство, выполненное в виде полого цилиндра с двойными стенками, выполненными из прозрачного для микроволн метариала, при этом цилиндр заполнен поглощающей микроволны охлаждающей средой 4зпф-лы, 2 и л.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
Комитет Российской Федерации ио патентам и товарным знакам (2t) 4894125/21 (22). 14.01.91 (46) 30.10.93 Бюл. Иа 39-40 (71) ACEA БРАУН БОВЕРИ АГ.
P2) Бернд Иодике(ОЕ); Ханс-Гюнтер Матевс{ОЕ) (УЗ) АСЕА БРАУН БОВЕРИ АГ. (СН) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА В ГИРОТРОНЕ (57) Использование дпя направления электронного луча в гиротроне. Сущность изобретения: с целью (в) RU (и) 2002331 С1 (51) 5 Н 01 3 25 00 поглощения выходящего через отверстия узла дпя направления луча нежелательного микроволнового излучения предусмотрено охватывающее узел для направления луча охлаждаем ое поглощающее устройство, выполненное в виде полого цилиндра с двойными стенками, выполненными из прозрачного для микроволн метариала, при этом цилиндр заполнен поглощающей микровопны охлаждающей средой. 4 з.пф-ne,2 ип.
2002331
Изобретение относится к квазиоптическим компонентам для микроволнового излучения, а именно к устройствам для направления электронного луча в гиротране.
Целью изобретения является улучшение качества электронного луча за счет поглощения выходящего через отверстия внутренней поверхности нежелательного микроволнового излучения.
На фиг.1 представлено осевое сечение вибрационнога гиротрона со встроенным поглощающим устройством, на фиг.2 — устройство для направления луча для низких частот.
На фиг.1 изображена электронная пушка 1, например известная магнетро ашная инжекционная пушка (сокращекно MtG). Она вырабатывает имеющий, например, кольце. ву а форму электронный луч 2 с диаметром в несколько миллиметров, Этот луч проходит вдоль оси 3 электронного луча, пронизывает резонатор 4, в котором движущиеся по спиральной траектории электроны возбу>кдают электромагнитное переменное поле. На фиг.1 резонатор 4 изображен квазиаптическим, та есть он состоит в основном из двух взаимно противолежащих ка одной оси резонатора зеркал, причем ось резонатора располо>кена перпендикулярно оси 3 электронного луча.
Между осью 3 электронного луча и резонатором расположен узел 5 для направления луча.
Коаксиально оси 3 электронного луча расположены несколько металлических колец 6,1, 6.2...6,5. Своими внутренними сторонами они образуют необходимую для направления электронного луча металлическую внутреннюю поверхность. Они расположены на расстоянии друг ат друга.
Образованные в результате этого промежуточные пространства являются отверстиями (дифракционные щели) во внутренней поверхности узла для направления луча, которые обеспечивают развязку микроволновога излучения, возбужденнога нежелательным образом в области внутри металлических колец.
Металлические кольца 61, 6.2, ..., 6.5 состоят предпочтительно иэ меди, Кроме таго, они должны быть тонкими в радиальном направлении с целью облегчения развязки микроволнового излучения. Количество металлических колец определяется необходимой длиной узла, для направления луча (например, около 300 мм для квазиоптического вибрационного гиратрона с рабочей частотой 100 ГГц), расстоянием d и шириной колец.
8 соответствии с одной предпочтительной формой исполнения металлические кольца 6.1, ..., 6.2, ..., 6.5 укреплены с помощью металлических штифтов 7,1, 7.2 на расстоянии друг от друга. Тонкие металлические штифты 7.1, 7.2 имеют то преимуще10 ство, что обеспечивают в основном беспрепятственное прохождение развязанного микроволнового излучения.
Промежуточное пространство между металлическими кольцами должно иметь та15 кие размеры, чтобы была обеспечена возможность хорошего прохождения кежелательнога микроволнового излучения. Это происходит в том случае, если отверстия по меньшей мере в одном направлении имеют размер, составляющий приблизительно половину длины волны или более, Преимущественно при малых величинах длин волн это расстояние d между кольцами, которое больше половины длины волны микровалн, возбужденных в вибрацион нам гиратране. Если на и ро гив длина волны является относительно большой (иастата менее 70 ГГц), то в этом случае доста30 точно, чтобы металлические штифты находились на взаимном удалении друг от друга, составляющем по меньшей мере половину длины волны. Осевое расстояние между кольцами мажет быть в этом случае
С целью обеспечения хорошего выхода как ТЕ-, так и ТМ-мод из узла для направления луча, прежде всего при низких частотах, рекомендуется выполнять последний в со40 атветствии с описанным ниже.
Фиг.2 показывает узел для направления луча для низких частот. Он содержит по меньшей мере два участка, из которых первый содержит металлические кольца 6.1, 6.2, 6.3 описанного типа, а второй — несколько параллельных металлических стержней
8.1, 8.2...„8.5, Металлические стержни 8.1, 8.2,,... 8.5 второго участка фиксируются с помощью крепежных колец 9.1, 9.2 и охватывают электронный луч {ось 3 злектроннога луча) в форме оболочки (то есть как металлические кольца). Расстояние между металлическими стержнями 8.1, 8,2, ..., 8,5 может быть меньше половины длины волны, Для крепления колец 9.1, 9.2 напротив это минимальное расстояние не должно занижаться.
8 случае описанного узла для направления луча на первом участке обеспечивается особенна хорошая развязка ТЕ-мод, а на
2002331 втором участке -ТМ-мод, При необходимости несколько таких участков могут располагаться друг за другом в чередующейся последовательности.
При высоких частотах (свыше 70 ГГц) не происходит избирательной развязки определенных мод. В этом случае узел для направления луча может состоять выборочно лишь из колец или лишь из стержней.
Для расстояния d существует предпочтительная верхняя граница. Она задается половиной разности между внутренним радиусом узла для направления луча, то есть соответствующих металлических колец, и радиусом электронного луча 2.
Внутренний радиус узла для на рааления луча определяется максимально возможным падением потенциала электронного луча. Если внутренний радиус определен лишь однократно, то расстояние между металлическими кольцами может выбираться в указанном диапазоне.
Проходящее через промежуточные пространства микроволновое излучение устраняется в соответствии с изобретением с помощью охватывающего узел для направления луча охлаждаемого поглощающего устройства 10. Поглощающее устройство 10 охватывает в форме оболочки узел 5 для направления луча. В соответствии с одной предпочтительной формой исполне сия оно выполнено в виде полого цили дра с двойными стенками. Полый цилиндр имеет внутреннюю стенку 11, которая состоит из прозрачной для микроволн керамики.
Внешняя стенка 12, а также крышка и основание полого цилиндра выполнены иэ металлов, Полый цилиндр промывается поглощающей микроволны охлаждающей средой 13 (например, водой).
Радиально рассеиваемое из узла 5 для направления луча микроволновое излучение поглощается s полом цилиндре охлажверстия нежелательного микроволнового излучения, в него введено охладаемое поглощающее устройство, охватываюгцее узел для направления луча.
55 прозрачного для микроволнового излучения материала, например, из керамики на
Форкула изобретения
1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ
ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА В ГИРОТРОНЕ, содержащее в качестве узла для направления луча электропроводящую внутреннюю поверхность с отверстиями для депмфирования нежелательного микроволнового излучения. охватывающую электронный луч, отличающееся тем, что, с целью улучщения качества электронного луча за счет поглощения выходящего через упомянутые от5
40 дающей средой 13. Металлическая внешняя стенка предотвращает выход нежелательного электромагнитного излучения из вибрационного гиротрона. Вследствие охлаждения протекающей водой устраняется опасность термической перегрузки керамики. По этой причине тот факт, что керамика не является оптимально прозрачной для микроволн и поглощает часть их, не является критичным. В соответствии с этим для использования для этих целей пригодны обычные и недорогие виды керамики на базе окиси алюминия, Электронная пушка 1, узел 5 для направления луча и резонатор 4 должны быть расположены, как известно, 3 вакуумном сосуде 14. Последний — по меньшей мере в области дрейфового участка — имеет в большинстге случаев цилиндрическую или, возможно, также коническую форму, В целом поглощающее устройство размещено в сосуде 14, который дол. Геэуллтате чего обеспечивается поглощение микроволнового излучения также и в этой области. Таким образом, с пол ощью иэооретения была достигнута возможность направления электронного луча с высоким качеством в вибрационном гиротроне, (56) Патент Швейцарии 1 ч . 664044, А 5, кл. Н 01,! 25/02, 1907. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что охлаждаемое поглощающее устройство выполнено в виде полого цилиндра с двойными стенками, внутренняя и внешняя стенки которого выполнены иэ 200?333 базе окиси алюминия, при этом цилиндр заполнен поглощающей микроволновое излучение охлаждающей средой, например, водой, 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел для направления луча содержит несколько металлических колец. расположенных коаксиально оси электронного луча на расстоянии друг от друга и укрепленных посредством штифтов, . 4. Устройство по и. 3, отличающееся тем, что узел для направления луча содержит по меньшей мере два участка, из которы йх первый содержит несколько металлических колец, расположенных коаксиально оси электронного луча на расстоянии друг от друга, а второй - несколько параллельных металлических стержней, расположенных на расстоянии друг от друга вокруг оси электронного луча. 5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что осевое расстояние между соседними металлическими кольцами составляет по меньшей мере величину, равную половине длины волны подлежащего демпфированию микроволнового излучения. 2002331 Составитель Н.Ферапонтова Редактор Т.Лошкарева Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M,Ïåòðîâà Тиоаж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 113035. Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5 Заказ 3175 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101
