Нвч-прилад м-типу

НВЧ-прилад М-типу, який має анод і катод, який містить робочу ділянку, утворену вторинноелектронними та стартовими автоелектронними емітерами, який відрізняється тим, що катод виготовлено у вигляді єдиної металевої деталі, яка 3 25621 електронними та стартовими автоелектронними емітерами, згідно з винаходом, катод виготовлено в вигляді єдиної металевої деталі, яка виконує функції керну, вторинно-емісійних та стартових автоелектронних емітерів, а елементи, що забезпечують автоелектронну емісію, виконано в вигляді кільцевих виступів в площині, перпендикулярній осі катоду, причому ці автоелектронні емітери сформовано на тілі катоду електроерозійною, лазерною або електронно-променевою обробкою, після чого за допомогою іонного розпилення їх товщин у зменшено до розміру від часток мікрон до одиниць мікрон, а роботу ви ходу їхньої емітуючої поверхні знижено іонною імплантацією активатора. Дослідження можливостей використання металів в якості матеріалу вторинно-емісійного катоду магнетрону міліметрового діапазону свідчать, що стабільна робота приладу забезпечується при значенні максимального коефіцієнта вторинної електронної емісії σmax>1. Також відомо, що товщина металевої плівки, яка забезпечує напруженість електричного поля, достатню для отримання струму автоелектронної емісії, необхідного для запуску приладу, складає від часток мікрон до кількох мікрон, в залежності від роботи виходу. Матеріалом катоду може слугувати тугоплавкий метал, наприклад Мо, Та, W, Nb. На Фіг.1 зображена конструкція НВЧприладу М-типу; на Фіг.2 - процес обробки кільцевих виступів іонним розпиленням. НВЧ-прилад М-типу являє собою двоелектродну систему, в якій є анод 1, відділений від катоду 2 зазором. Катод 2 виготовлено в вигляді єдиної металевої деталі, циліндрична поверхня якої слугує вторинно-електронним емітером, а кільцеві виступи 3 виконують функцію автоелектронних емітерів. Кількість кільцевих виступів визначається величиною необхідного пускового струму, тобто параметрами конкретного приладу. Таким чином, робоча частина катоду, яка знаходиться між екранами 4, містить вторинно-електронні та автоелектронні емітери. Кільцеві виступи товщиною кілька десятків мікрон формуються на тілі катоду електроерозійною, лазерною чи електронно-променевою обробкою. Зокрема, електроерозійна обробка дозволяє отримати виступи товщиною r≤30мкм. Зменшення їх товщини до розміру від часток мікрон до одиниць мікрон виконується за допомогою іонного розпилення. Швидкість розпилення, см/с vр=1,04·10-5jiSМ2/ρ, де ji - густина струму іонів, А/см 2; S - коефіцієнт розпилення матеріалу мішені, атоми/іон; М2 атомна маса матеріалу мішені, а.о.м.; ρ - густина матеріалу мішені, г/см 3. У випадку розпилення поверхні полікристалічного молібдену пучком іонів Ar+ з енергією 20кеВ під кутом 60° до нормалі коефіцієнт розпилення складає 2 атоми/іон. При густині стр уму іонів 0,05А/см 2 швидкість розпилення складатиме 1,1·10-5см/с. Час розпилення шару молібдену 4 r=30мкм з такою швидкістю складатиме 270с. В режимі обробки кільцевих виступів іонним фрезеруванням - скануванням по черзі їх поверхонь пучком іонів, як показано на Фіг.2, час обробки залежатиме від площі перерізу пучка на поверхні виступ у А та кількості виступів N. При розмірах кільцевих виступів, що відповідають розмірам молібденового катоду магнетрону з довжиною хвилі λ=8мм, dmin=2,7мм, dmax=2,8мм, їх кількості N=7, тривалість іонного фрезерування пучком іонів Аr+ діаметром >2,8мм з наведеними вище параметрами для товщини шару r=30мкм складатиме 3800с ≈63 хвилини. В разі необхідності згладжування неоднорідностей поверхні кільцевих виступів, обумовлених її початковою неоднорідністю або зміною топографії під впливом іонного бомбардування, може бути виконане іонне полірування поверхні, яке відрізняється застосуванням обмежених енергій іонів (≤8кеВ). Отже, вибір оптимального режиму формування поверхні катоду з мінімальними затратами часу може бути виконано з використанням відомих методів іонно-променевої обробки поверхні. При необхідності зниження роботи виходу емітуючої поверхні автоелектронного емітеру виконується іонна імплантація активатора (наприклад, Ва або Еr) в кільцеві виступи після їх формування або одночасно з формуванням. Оскільки поверхня виступів, а відповідно, і необхідний час іонної обробки або енергія та густина струму іонного потоку, обернено пропорційні квадрату робочої довжини хвилі НВЧ-приладу, пропонована конструкція катоду та метод його виготовлення є особливо перспективними для приладів з малими довжинами хвилі λ≤3мм. Прилад працює таким чином. Анод 1 приладу заземлюється, на катод 2 подається робоча напруга (наприклад, 5-20кВ). Струм збудження магнетрону забезпечується автоелектронною емісією з автоелектронних емітерів - кільцевих виступів 3. Електрони, які емітуються з кільцевих виступів 3, прискорюючись і змінюючи напрямок руху під дією магнітного поля, частково потрапляють на тіло катоду 2 і вибивають вторинні електрони, які, в свою чергу лавинно розмножуючись, забезпечують основний робочий струм магнетрону. Запропонована корисна модель забезпечує зниження трудомісткості виготовлення, підвищує стійкість до роботи в умовах високих механічних навантажень, виключає негативні наслідки взаємодії різних матеріалів складових частин катоду, може бути застосована для виготовлення приладів субміліметрового діапазону. Джерела інформації: 1. Патент Російської Федерації №2071136 МПК Н01J1/30, 1996. 2. Патент Російської Федерації №2040821 МПК Н01J1/30, 1995. 3. СРСР, А.с. №1780444 МПК Н01J1/30, 1994. 5 Комп’ютерна в ерстка А. Рябко 25621 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601