МАГНИТНАЯ ФОКУСИРУЮЩАЯ СИСТЕМА

Полезная модель относится к электронным СВЧ-приборам О-типа, в частности к магнитным фокусирующим системам с однородным полем для фокусировки протяженных электронных потоков, выполненным на основе постоянных магнитов.
Известна магнитная фокусирующая система, которая состоит из двух, соединенных цилиндрическим магнитопроводом, радиально намагниченных обойм, каждая из которых состоит из пары полуобойм. Полуобоймы заполнены магнитами призматической формы. Магниты в полуобойме расположены в виде четырех спиц, закрепленных с помощью эпоксидного компаунда. [Б.В. Сазонов, А.С. Победоносцев Многолучевые многорежимные «прозрачные» ЛБВ и усилительные цепочки на их основе // Электронная техника, Сер. СВЧ-техника, вып. 2(482), 2003. С. 5-8].
В известной магнитной фокусирующей системе недостатком является неоптимальный с точки зрения заполнения объем обоймы магнитным веществом, введение в рабочий зазор специальных устройств выпрямителей поля, усложняющих прибор. Данная конструкция обеспечивает однородность магнитного поля около 26%, что приводит к значительным величинам поперечных составляющих магнитного поля, что обуславливает заметное токооседание в многолучевых ЛБВ.
Известна также магнитная фокусирующая система, содержащая магниты, расположенные на одной оси и обойму из магнитомягкого материала. Преимущество этой магнитной системы заключается в ее компактности и хорошей экранировки внешних и собственных магнитных полей. [Авторское свидетельство №533997, МПК H01J 23/0 8// H01J 25/34].
Однако использование такой магнитной системы для фокусировки электронных потоков в приборах О-типа, в частности для малошумящих ЛБВ, является затруднительным вследствие того, что часть секции, расположенная вблизи рабочего зазора системы, вызывает увеличение поперечных составляющих вектора магнитной индукции из-за близости его к рабочему зазору и неоднородности материала обоймы, что ухудшает фокусирующие свойства системы.
Известна также магнитная фокусирующая система с однонаправленным фокусирующим магнитным полем, состоящая из радиально намагниченных с осевым сечением, уменьшающимся в нейтрали системы магнитов, соединенных магнитопроводом, расположенным снаружи магнитной системы. [Патент ФРГ №1298, 646, кл. 21 13/17, 1969].
Недостатки этой магнитной системы следующие: часть магнитов системы, удаленная от осевого канала, используется неэффективно, прямоугольный в осевом сечении магнитопровод системы имеет повышенные габариты, так как и концевые и центральная его части выполнены с одинаковым сечением.
Наиболее близкой к предлагаемой магнитной фокусирующей системе является магнитная фокусирующая система с однородным полем (прототип) [Авторское свидетельство №342246, МПК H01J 23/08].
Магнитная фокусирующая система состоит из двух секций. Каждая секция содержит кольцевой магнит и кольцевые сектора, намагниченные радиально. Секции размещаются рядом друг с другом, причем полярности внутренних поверхностей соседних секций различны. Секции заключены в обойму из магнитомягкого материала. Однородное магнитное поле получают путем использования кольцевых секторов с различными центральными углами, причем чем ближе к середине системы, тем меньший центральный угол имеют кольцевые сектора.
Недостатком такой системы является применение многослойных или однослойных массивных магнитов вдоль всего рабочего зазора, что увеличивает массогабаритные размеры всей системы. Настройка данной магнитной системы затруднительна из-за наличия кольцевых секторов, влияющих на уровень магнитного поля в рабочем зазоре. А также трудно контролировать однородность их намагниченности в каждой секции.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является увеличение однородности магнитного поля в рабочем зазоре, что позволяет достичь высокого токопрохождения во всей рабочей полосе частот и повысить уровень выходной мощности ЛБВ при хороших условиях по тепловому режиму прибора.
Технический результат достигается тем, что магнитная фокусирующая система состоит из секций, имеющих разную магнитную полярность внутренних поверхностей соседних секций и заключенных в общую обойму из магнитомягкого материала. Система выполнена из трех секций, в первой и последней секциях расположены кольцевые магниты с радиальной намагниченностью, а центральная секция имеет, по крайней мере, один кольцевой магнит с продольной намагниченностью.
Наличие трех секций с разной намагниченностью увеличивает однородность магнитного поля при сохранении габаритов всей системы.
Центральная секция с кольцевым магнитом уменьшает поперечные составляющие вектора магнитной индукции в рабочем зазоре, улучшая фокусирующие свойства системы. Это в свою очередь позволяет повысить уровень выходной мощности ЛБВ и устранить токооседание на внутреннюю поверхность пролетного канала, обеспечивая надежную работу прибора по тепловому режиму.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемой магнитной фокусирующей системы, где
первая секция 1,
последняя секция 2,
центральная секция 3,
общая обойма 4,
кольцевой магнит 5,
центральный кольцевой магнит 6,
рабочий зазор 7.
На фиг. 2 представлен экспериментальный график распределения магнитного поля на оси рабочего зазора, где: В - индукция магнитного поля, в Тл.
Пример
Магнитная фокусирующая система состоит из трех секций 1, 2, 3, соединенных общей обоймой 4 из стали «Армко». Первая секция 1 содержит кольцевой магнит 5. Последняя секция 2 содержит кольцевой магнит 5. Кольцевой магнит 5 выполнен из сплава самарий-кобальт размером: наружный диаметр 93 мм, внутренний диаметр 53 мм, толщина 43 мм. Кольцевой магнит 5 намагничен радиально, так что внутренняя поверхность имеет одну полярность, а наружная другую. Секции 1 и 2 имеют разную полярность внутренней поверхности кольцевого магнита 5. Центральная секция 3 имеет центральный кольцевой магнит 6 из сплава самарий-кобальт размером: наружный диаметр 105 мм, внутренний диаметр 58 мм, толщина 37 мм, намагниченный продольно. Расстояние между кольцевым магнитом 5 первой секции 1 и центральным кольцевым магнитом 6 составляет 11 мм. Расстояние между кольцевым магнитом 5 последней секции 2 и центральным кольцевым магнитом 6 составляет 17 мм. Уровень магнитного фокусирующего поля во всем рабочем зазоре 7 определяется параметрами радиально намагниченных кольцевых магнитов 5. В рабочем зазоре 7, образованном секциями 1, 2, 3 размещены электродинамические системы прибора О-типа.
Предлагаемая магнитная фокусирующая система работает следующим образом. Магнитные потоки, создаваемые кольцевыми магнитами 5, замыкаются через обойму 4 и рабочий зазор 7. В рабочем зазоре 7 формируется постоянное магнитное поле с требуемыми характеристиками (см. фиг. 2). Уровень магнитного фокусирующего поля во всем рабочем зазоре 7 определяется параметрами радиально намагниченных кольцевых магнитов 5. Центральный кольцевой магнит 6 в центральной секции 3 увеличивает интенсивность магнитного потока в центральной части рабочего зазора 7, что увеличивает однородность и уменьшает поперечные компоненты магнитного поля (см. фиг. 2). При движении электронного пучка в пролетном канале электродинамической системы, поперечные компоненты магнитного поля будут слабо влиять на траектории движения заряженных частиц, обеспечивая условия для уменьшения токооседания на пролетный канал. Снижение же токооседания существенно уменьшает тепловую нагрузку на электродинамическую систему.
Предлагаемая конструкция магнитной фокусирующей системы позволяет за счет введения центральной секции увеличить однородность магнитного поля в рабочем зазоре. Экспериментально полученное распределение магнитного поля на оси системы представлено на фиг. 2. Таким образом, использование данной конструкции позволяет улучшить выходные и эксплуатационные параметры СВЧ-приборов, особенно многолучевых ЛБВ, а также повысить их надежность.