专利名称：磁控管的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及一种电子的、尤其是涉及一种称作磁控管的真空电子装置，以用一个电子渡越时间来产生微波电磁辐射。
尤其是，本发明涉及一种磁控管的结构元件，也就是不需要对阴极预炽热就能完成电子的发射。特别是，本发明涉及一种准备时间短的磁控管。
包括一个内部被抽成真空谐振腔的圆柱形阳极，和一个在阳极里面与其同轴安装的阴极，在所述的阴极的端面处有一个聚焦护罩，护罩的内表面朝向磁控管内腔，这样的磁控管已经是公知的并广泛用于产生微波辐射。
普通使用的阴极同时利用了由返回阴极的部分电子在极间沿外摆线移动而产生的二次电子发射，就像离子相对于阴极的轰击一样，还有场致发射，场致发射是导体表面在较强电场的作用下发射电子的现象，并由随后的发射激发和维持所述的二次电子发射。圆柱形阴极体与阳极同轴，由具有较好二次发射性能的材料制成。
所需的场致发射量主要由相应元件的形状，特别是尖锐形状元件的制作，以及它们与具有二次发射特性的阴极部分的相对位置来决定。由聚焦凸缘上场致发射器的位置来减少电子碰撞对上述阴极部分的损坏的技术，已在俄罗斯的发明人证书号为320，852、1971年11月4日受权给L．G．Nekrasov等人的“M型微波装置的阴极”(国际专利分类号为H01J1／32)中公开。
1995年12月27日授权给V．I．Makhov等人、专利号为2，051，439、发明名称为“磁控管”(国际专利分类号为H01J1／30)的俄国专利描述了一个磁控管，该磁控管包括一个圆柱形阳极和一个阴极，阴极由二次发射体和装备有与凸缘隔离的场致电子发射体的聚焦凸缘组成，所述的场致电子发射体感应出初级电流以激活磁控管。这种磁控管的设计以及该设计的工作原理构成了与本发明最接近的已有技术。这种公开的已有技术表明的特性组成了权利要求1的特征部分(前序)，也就是说，上述权利要求是本发明最接近的已有技术。
本设计的场致电子发射体的电位与二次电子发射体的电位不同，使得改进磁控管的启动和运行功效成为可能。同时，场致电子发射体的悬臂附件要求较高的装配精度，以及在不同条件使用本设计的更严格的限制性。
本发明的主要目的是改进使用场致电子发射体的工作表面的有效性；简化设计；以及在保证防护微波辐射的同时，改进磁控管的机械强度和可靠性。
根据本发明，这些目的由权利要求1限定的磁控管的设计加以解决。从属权利要求中给出了进一步的实施例。
根据本发明，提出了一种磁控管，包括一个内部被抽成真空的谐振腔的圆柱形阳极，和一个位于阳极内部并与阳极同轴的阴极组件，所述的阴极组件包括一个与阳极同轴的圆柱形二次电子发射体；一个被制成尖锐形元件的场致电子发射体；以及一对位于阴极组件端面的聚焦护罩，护罩的内表面朝向所述的磁控管内腔。这样做时，聚焦护罩(或者至少其中一个)与二次电子发射体之间电绝缘，场致电子发射体位于该聚焦护罩的内表面。
在本发明的一个最佳实施例中，场致电子发射体的工作端面上有凸起。
在大量的实际应用中，场致电子发射体的侧面可能会变成无规则(可能会发皱，起折或凸起等)。
在本发明的一个最佳实施例中，场致电子发射体端面下的二次电子发射体圆柱的末端(或至少一个末端)做成截头圆锥体形状，它的倾斜面朝向阳极和阴极之间的真空间隙。
在本发明的另一个最佳实施例中，场致电子发射体端面下的二次电子发射体圆柱的末端(或至少一个末端)有一个缺口以接纳场致电子发射体的凸起。
在本发明的还有一个最佳实施例中，场致电子发射体端面下的二次电子发射体区域的表面镀了一层由异质材料制成的膜。这种材料是金属、合金、半导体和绝缘介质等材料中的任何一种，它们的二次电子发射系数值大于二次电子发射体材料的值。
本发明磁控管的基本特点包括聚焦护罩与二次电子发射体电绝缘，具有场致电子发射体的护罩的工作端面朝向二次电子发射体的表面。
这种与众不同的特点达到了本发明的目的。这样做时，初级电流的增加是由场致电子发射体的工作表面的更有效的利用来实现的，因为，根据本设计，从薄膜发射体的更大的表面产生发射。
本发明的另一个优点包括，通过使用两个具有场致电子发射体的并与二次电子发射体电绝缘的聚焦护罩，以提高场致发射电流。
本发明的第三个优点包括，通过减小场电子和二次电子发射体之间的间隙，以降低装置的触发工作电压，在改进聚焦护罩对微波辐射的屏蔽特性的同时，拓展了使用装置的类型和场致电子发射体的结构性能，并使用多种材料和合金，以提供较高的二次电子发射系数，提高伏安特性的稳定性，以及延长装置的使用寿命。
本发明的其他目的和优点将在下面的详细描述中阐明，其中有的已经非常明显，的可以在实施本发明中了解。
附图简要说明附图并入和构成了说明书的一部分，阐明了本发明的最佳实施例，连同上面的一般性描述和下面的最佳实施例的详细描述，用以解释本发明的原理。
图1是一个纵向(轴向)截面示意图，显示了依据本发明的一个实施例的磁控管，其中只有一个聚焦护罩与一个二次电子发射体电绝缘；图2是沿图1所示的磁控管阴极的A-A线剖面的横向(径向)截面示意图；图3是一个纵向(轴向)截面示意图，显示了依据本发明的一个实施例的磁控管阴极，其中两个聚焦护罩均与一个二次电子发射体电绝缘；图4是沿图1所示的磁控管的A-A线的横向(径向)截面示意图，其中场致电子发射体在工作端面有凸起；图5是一个纵向(轴向)截面示意图，显示了依据本发明的一个实施例的磁控管阴极，其中只有一个聚焦护罩与一个二次电子发射体电绝缘，该护罩上的场致电子发射体端面下的二次电子发射体圆柱末端上，设有缺口以接纳场致电子发射体的突起；图6是沿图5所示的阴极组件的A-A线剖面的横向(径向)截面示意图；图7是一个纵向(轴向)截面图，显示了依据本发明的一个实施例的磁控管阴极，其中只有一个聚焦护罩与二次电子发射体电绝缘，该护罩的场致电子发射体端面下的二次电子发射体的圆柱末端被制成截头圆锥体，它的倾斜面朝向阳极和阴极之间的真空间隙；图8是沿图7所示的磁控管阴极组件的A-A线剖面的横向(径向)截面示意图；图9是一个纵向(轴向)截面示意图，显示了依据本发明的一个实施例的磁控管阴极，其中只有一个聚焦护罩与二次电子发射体电绝缘，该护罩的场致电子发射体端面下的二次电子发射体的圆柱末端被镀上一层由异质材料制成的膜；图10是沿如图9所示的磁控管A-A线剖面的横向(径向)截面示意图。
在图中，为清晰和连续起见，提供如下定义1-二次电子发射体2-绝缘聚焦护罩3-场致电子发射体4-圆柱型棒5-场致电子发射体的凸起6-截头圆锥体7-二次电子发射体中的谐振腔8-膜9-真空间隙10-磁控管的阳极11-非绝缘聚焦护罩下面详细介绍本发明的最佳实施例。
首先参看图1，所示为依据本发明的磁控管，包括一个实体阳极10，一个位于阳极里面的阴极组件，所述的阴极组件包括一个圆柱形二次电子发射体1和一个与所述发射体1短路的聚焦护罩11，以及一个附在圆柱棒4上并与所述的二次电子发射体1电绝缘的聚焦护罩2，一个位于所述护罩2上的场致电子发射体3，所述的发射体3的工作端面朝向二次电子发射体1的表面，并在该处隔有一个真空间隙，真空间隙9使装置的阳极和阴极组件之间绝缘。
根据权利要求2的本发明的另一个实施例，参看图3进行阐述。在这个实施例中，两个聚焦护罩2都位于圆柱棒4上，并与二次电子发射体1电绝缘。这样做时，场致电子发射体3位于两个护罩上；它们与二次电子发射体之间隔有真空间隙9。
根据权利要求3的如图4所示的实施例中，场致电子发射体3的端面圆周上具有凸起5。
根据权利要求4的如图5和图6所示的实施例中，二次电子发射体1上具有缺口7，以减少微波辐射，上面还有场致电子发射体3的凸起5。
根据权利要求5的如图7和图8所示的实施例中，在场致电子发射体3的端面下的区域，二次电子发射体1被制作成截头圆锥体6，其倾斜面朝向阳极和阴极组件之间的真空间隙9。
根据权利要求7的如图9和图10所示的本发明的另一个实施例，在这个已经叙述的实施例中，为了增加起始二次电流，将膜8应用于场致电子发射体3端面下的二次电子发射体1上，所述的膜8由不同于二次电子发射体1的材料制成，其二次电子发射系数值高于二次电子发射体1的值。
其他优点和改进对熟练的技术人员将是很显然的了。因此，在广泛的方面，本发明不仅仅限于特定的细述以及在此表示和描述的实施例。
依据本发明的磁控管，其工作过程如下阳极10接地，将负的工作电压施加到二次电子发射体1上。场致发射保证了磁控管的激发电流，该场致发射来自与位于聚焦护罩2上的场致电子发射体3的工作端面相对的二次电子发射体，在所述的二次电子发射体1和场致电子发射体3之间的特定电路上施加操作电压。发射的场致电子，在电磁场作用下加速，落到二次电子发射体1的表面，撞击出二次电子，然后这些二次电子如同雪崩一样倍增，以提供装置的工作电流。
依据本发明的磁控管更可靠，技术上更有效，而且更经济。
工业适用性本发明可广泛用于真空电子业，以设计高功效瞬时激发磁控管。
尽管已结合最佳实施例描述了本发明的内容，但本发明不限于它的细节说明，各种改变和改进对本技术领域的普通技术人员是显而易见的，本发明的发明要点、范围和意图在以下的权利要求中限定。
权利要求
1.一种磁控管，包括一个内部被抽成真空谐振腔的圆柱形阳极和一个阴极组件，该阴极组件在阳极里面，并与阳极同轴布置，所述的阴极组件包括一个圆柱形二次电子发射体，它与阳极同轴；一个场致电子发射体，上面有尖锐形状的工作端面；一对聚焦护罩，位于阴极组件的端面，其内表面朝向所述的内磁控管空腔；其特征在于至少一个所述的聚焦护罩与二次电子发射体电绝缘，至少一个场致电子发射体位于与二次电子发射体电绝缘的聚焦护罩的内表面，聚焦护罩的尖锐形工作端面面向二次电子发射体。
2.如权利要求1所述的磁控管，其特征在于，带有场致电子发射体的两个聚焦护罩的内表面都与二次电子发射体电绝缘。
3.如权利要求1或2所述的磁控管，其特征在于，所述的场致电子发射体的工作端面上有凸起。
4.如权利要求3所述的磁控管，其特征在于，所述的二次电子发射体上有缺口，以接纳所述的场致电子发射体的凸起。
5.如权利要求1所述的磁控管，其特征在于，场致电子发射体端面下的二次电子发射体圆柱体的至少一个端部，被制成截头圆锥体形状，它的倾斜面朝向阳极和阴极之间的真空间隙。
6.如权利要求1、2或3所述的磁控管，其特征在于，场致电子发射体有一个展开的侧向表面。
7.如权利要求1-5所述的磁控管，其特征在于，场致电子发射体端面下的二次电子发射体区域上镀了一层由异质材料制成的膜。
8.如权利要求7所述的磁控管，其特征在于，所述的膜由金属、合金、半导体和绝缘体等材料中的任何一种制成，该材料的二次电子发射系数值高于二次电子发射体的值。
全文摘要
本发明涉及一种磁控管,以改进利用场致电子发射体的工作面的有效性,改进增加机械作用力时装置的可靠性。这些目的在磁控管的设计中得到解决,包括一个阳极和一个与阳极同轴布置的阴极,所述的阴极包括一个二次电子发射体,一个场致电子发射体和一个作为聚焦护罩的侧面凸缘,其中至少一个聚焦护罩与二次电子发射体绝缘,还包括至少一个场致电子发射体,场致电子发射体的工作端面朝向二次电子发射体的表面。
文档编号H01J23/02GK1294750SQ99803756
公开日2001年5月9日 申请日期1999年1月5日 优先权日1998年1月8日
发明者佛拉基米尔·I·麦克霍夫 申请人:利通系统有限公司