ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА АКСИАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ СВЧ-ПРИБОРА О-ТИПА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
AXIAL-STRUCTURE ELECTRON GUN FOR O-TYPE MICROWAVE DEVICE AND METHOD OF ITS MANUFACTURING

Изобретение относится к электровакуумным приборам СВЧ, в частности, к электронным пушкам в лампах бегущей волны (ЛБВ) О-типа с высоким управляющим напряжением.
Известны способы изготовления электронных пушек для СВЧ-приборов, в которых используют изоляторы в виде керамических колец и поддерживающих элементов электродов, спаянных в один блок [Патент РФ №2080683, МПК: H01J 23/06, H01J 9/18, опубл. 27.05.1997 г., Патент CN 201138653, МПК: H01J 23/06, опубл. 22.10.2008 г., Патент CN 201877391, МПК: H01J 23/06, опубл. 22.06.2011 г.]. Недостатком данных способов является применение проводов для подачи напряжения на электроды, при этом положение проводов в процессе сборки трудно контролировать, они могут касаться элементов пушки, что приводит к замыканию. С повышением подаваемого управляющего напряжения увеличиваются размеры изоляторов, соответственно, поддерживающих элементов и самой пушки. Блок электродов помещается в дополнительный вакуум-плотный кожух. Наиболее часто керамические изоляторы применяются для электроизоляции. Также их используют для уменьшения температурной погрешности [Авторское свидетельство СССР №1830153, МПК: H01J 29/48, H01J 29/50, опубл. 23.07.1993 г.], повышения теплостойкости и теплозащиты контактов электродов, так как элементы электронной пушки крепятся непосредственно на изолирующие держатели. Так, например, токоотводы катодного узла закрепляют через кольцевые изоляторы [Патент РФ №2238602, МПК: H01J 37/00, B23K 15/00, опубл. 20.10.2004 г.].
Наиболее близким к заявленному изобретению является способ сборки электронных пушек с торцевым спаем изоляторов и поддерживающих элементов электродов в один блок [Авторское свидетельство СССР №575962, МПК: H01J 23/06, опубл. 07.11.1991 г.]. В этом способе выводы электродов визуально контролируются в процессе изготовления электронной пушки и при этом не используется дополнительный вакуум-плотный кожух.
Недостатком данного способа является то, что при применении его в изготовлении электронной пушки с высоким управляющим напряжением изоляторы и поддерживающие элементы электродов устанавливаются последовательно в осевом направлении с использованием торцевых спаев. Изоляторы выполнены в форме цилиндрических колец с круговыми выступами на цилиндрических поверхностях. При увеличении подаваемого управляющего напряжения на электроды расстояние между конструктивными элементами, поддерживающими электроды, увеличивается, и размеры самих элементов увеличиваются, так как для обеспечения электроизоляционного расстояния необходимо увеличить размеры изоляторов. В результате при вибрации увеличиваются колебания электродов и снижается точность сборки, что в свою очередь приводит к дополнительным требованиям по точности изготовления элементов электронной пушки и сборки самой электронной пушки.
Техническим результатом настоящего изобретения является упрощение конструкции, повышение простоты и точности сборки электронной пушки, а также повышение надежности и долговечности.
Технический результат достигается тем, что в электронной пушке СВЧ-прибора О-типа с высоким управляющим напряжением, которая содержит катод, управляющий электрод, анод и их поддерживающие элементы, для электроизоляции между электродами установлены изоляторы в форме цилиндрических колец с соосными круговыми выступами на торцевых поверхностях. Изоляторы и поддерживающие элементы электродов расположены последовательно в радиальном направлении.
Кроме того, технический результат достигается тем, что в способе изготовления и сборки электронной пушки СВЧ-прибора О-типа с высоким управляющим напряжением, в которой при помощи поддерживающих элементов устанавливается катод, управляющий электрод и анод, для электроизоляции между электродами устанавливаются изоляторы в форме цилиндрических колец с соосными круговыми выступами на торцевых поверхностях. Сборка изоляторов и поддерживающих элементов электродов осуществляется последовательно в радиальном направлении с использованием телескопических спаев.
Благодаря применению таких изоляторов и такого расположения элементов появилась возможность уменьшить размеры, упростить конструкцию и требования к точности изготовления поддерживающих элементов электродов, упростить способ изготовления и требования при изготовлении изоляторов. Контакты электродов легко можно контролировать в процессе сборки пушки и в дальнейшем в ЛБВ. Дополнительный вакуум-плотный кожух не требуется.
На Фиг. 1 и Фиг. 2 представлены схемы конструкции электронной пушки, поясняющие реализацию предполагаемого способа сборки с различными вариантами конструкции изоляторов. На них показано расположение изоляторов (1, 2, 3) катода (4), управляющего электрода (5), анода (6), поддерживающего элемента анода (7), поддерживающего элемента управляющего электрода (8), поддерживающего элемента катода (9), втулки (10). Это расположение элементов электронной пушки позволяет уменьшить консоль поддерживающих элементов электродов (7, 8, 9), улучшает визуальное наблюдение качества паяных швов и положение контактов электродов.
Изоляторы (1, 2, 3) благодаря торцевым выступам увеличивают электроизоляционное расстояние между электродами. Это позволяет увеличивать управляющее напряжение, подаваемое на электроды - анод (6), управляющий электрод (5), катод (4) - через контакты на поддерживающих элементах (7, 8, 9). Достаточно увеличить размеры торцевых выступов на изоляторах, чтобы увеличить электроизоляционное расстояние, при этом размеры изоляторов (1, 2, 3) в диаметральном направлении и размеры изоляторов в местах пайки с поддерживающими элементами (7, 8, 9, 10) в осевом направлении не увеличиваются, следовательно, и размеры поддерживающих элементов (7, 8, 9, 10) не увеличиваются ни в диаметральном, ни в осевом направлении, габариты пушки также не увеличиваются. При использовании такой конструкции и данного способа сборки пушки поддерживающие элементы (7, 8, 9, 10) имеют простую конструкцию. Размер пушки независимо от подаваемого напряжения получается компактным. Фиг. 2 отличается от фиг. 1 изоляторами более простой формы, для их изготовления нужно более простое приспособление, но они имеют большие размеры торцевых выступов.
На приспособление, на котором должны выставляться оптические размеры электронной пушки с последующей пайкой, устанавливается втулка (10), затем устанавливается изолятор (1), затем поддерживающий элемент анода (7), затем изолятор (2), затем поддерживающий элемент управляющего электрода (8), затем управляющий электрод (5), затем изолятор (3), затем поддерживающий элемент катода (9), после чего эти элементы пушки спаиваются в один блок. В следующей операции устанавливается катод (4), затем анод (6). Эта электронная пушка имеет простую конструкцию, состоит из простых элементов, для ее изготовления не требуется сложных приспособлений, что позволяет обеспечить надежность и качество СВЧ-ламп.
Источники информации
1. Патент РФ №2080683 от 27.05.1997 г. Абанович С.А., Афанасьев А.И., Кузнецов С.В., Хаджи Д.Л. / Способ изготовления и сборки электронной пушки с анодным блоком СВЧ лампы О-типа.
2. Патент CN 201138653 от 22.10.2008 г Huaxia Wu, Wei Fang, Xudong Shen, Linli Bao, Zhaohong Meng, Hao Wang, Pengfei Zhang, Zhenjing Ma / Bimodule multi-pouring travelling-wave tube grid controlled electronic gun.
3. Патент CN 201877391 от 22.06.2011 г. Huaxia Wu, Zhaochang He, Shengyuan Lei, Jingchun Yuan, Gang Zhu, Meilin Sun, Qiujun Zhou, Hongmei Gao / Millimeter wave travelling wave tube electron gun structure.
4. Авторское свидетельство СССР №1830153 от 23.07.1993 г. Гарри Эдвин Мак Кендлесс / Многолучевая электронная пушка.
5. Патент РФ №2238602 от 20.10.2004 г. Мовчан Борис Алексеевич (UA), Гаврилюк Олег Якович (UA) / Электронная пушка с линейным термокатодом для электронно-лучевого нагрева.
6. Авторское свидетельство СССР №575962 от 07.11.1991 г. Лебединский С.В., Любимов В.А., Мальцева И.А., Бойкова Н.И., Харламова Н.Т. / Электронная пушка – прототип.