专利名称：电子管控制栅极的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子管控制栅极。本发明的领域是电子管领域，尤其是利用纵向电子束工作的栅基电子管，例如感应输出管。在此后的描述中，此类管被称为“IOT”。可以理解的是，本发明并不局限于IOT。
背景技术：
IOT包括发射电子束的电子枪、电子束穿过的共振腔以及在共振腔出口从电子束中收集电子的收集器。
为了比较清楚地理解本发明，在图1中示出了IOT，图1为示例性电子管的纵向截面视图，其中示例性电子管被部分地示出，并且包括阴极1和控制栅极2，例如，阴极1和控制栅极2二者都被形成为球截体。阴极1和控制栅极2形成电子枪。阴极1在球截体中具有发射部分3，球截体划分出一个基本上中空的部分4。在该图中也示出了阳极5和阴极1的加热装置6。在收集器7中电子束行程的末端收回阴极1发射出的电子。当通过加热装置6使阴极1处于高温时，阴极1的凹面发射出电子。电子穿过控制栅极2并且穿透共振腔8，在它们到达收集器7之前形成纵向电子束。
控制栅极2用于调节电子的发射，以便在电子束进入到共振腔8之前实现其密度的改变。控制栅极具有固体中心毂盘(central hub)9，围绕固体中心毂盘9形成栅条(bar)10。电子束在这些栅条之间穿过。首先栅条被固定在中心毂盘9上，然后借助于栅极2所具有的外部套圈(collar)11固定在电子管主体上。
图2为已知平面控制栅极15在垂直于电子束轴的平面的视图。栅极具有通过放射状栅条17保持在一起的多个同心圆形栅条16。栅条17固定在外部套圈11上，以及有些栅条是固定到中心毂盘9上的。同心圆形栅条16以恒定间隔或间距设置在电子束穿过的表面上。电子束在均匀性、流动密度和颗粒速度方面的质量取决于间隔的恒定性。该恒定性也影响电子管的跨导。跨导定义为Δi/Δv，其中Δi代表阳极5的强度变化，以及Δv代表控制栅极2和阴极1的体积差。
图3为现有技术中球形控制栅极20的立体视图。控制栅极20的工作与图2中控制栅极15的工作是类似的。控制栅极20具有以固定间隔设置在电子束穿过的表面上的栅条21。栅条21表示由控制栅极20形成的球状表面的平行线或纬度线。控制栅极20也具有与图2中的栅条17作用相同的栅条22。栅条22固定到外部套圈11上，并且有些栅条固定到中心毂盘9上。栅条22表示由控制栅极20形成的球形表面的子午线或经度线。术语“子午线”和“平行线”的定义与地球中的类似。
在这两个现有的控制栅极15和20中，栅条16和21控制电子束。更具体地，来自阴极的电子的流动速度由所使用的控制栅极的电势控制。栅极根据其电势将电子回推到阴极1或者让电子通过到阳极5。相反，放射状栅条17或子午线22对电子束的控制具有相当的干扰效应。它们截取了一部分电子束。栅条17和22的应用主要局限于分别对栅条16和21进行机械支撑，以及导出由一部分电子束的截取和阴极1辐射而在控制栅极中产生的热。热释放到朝向外部套圈11的较大范围。值得注意的是，控制栅极中产生的部分热是由于栅条17和22截取部分电子束而产生的。
发明内容
本发明提出一种通过减少对电子束控制起很小作用的栅条来解决此问题的方案。同时此方案没有削弱控制栅极的热传导。
为此，本发明的目的是提供一种电子管控制栅极，包括被均匀间隔的若干个第一栅条，其中第一栅条基本上延伸为围绕中心毂盘的若干条圆渐开线或圆的伪渐开线(pseudo-involutes)。
这种设置增大了栅极的机械刚性以及降低了它的平均温度。的确，第一组三个栅条完成上述三种功能，即控制电子束、以机械方式固定栅极和提供充分的热传导。这样，通过增加第一栅条的数目来提高栅极的机械性能和热传导，同时又不影响电子束的控制。
通过下面对根据本发明多个可选择实施例的详细描述，将更容易理解本发明并且本发明其它优点也变得清楚。通过
本发明，其中图1为示例性电子管的纵向截面示意图；图2为已知平面控制栅极在垂直于电子束轴的平面的视图；图3为现有技术中球形控制栅极的立体视图；图4给出了对圆渐开线曲线定义的说明；图5示出了圆渐开线曲线的另一种特性；图6示出根据本发明的平面栅极的网格；图7示例了一条曲线，该曲线是在球状扇区上形成的圆的伪渐开线；图8示出了包括若干个栅条环的栅网的第一个可选择实施例，这些栅条环是圆渐开线或伪渐开线状；图9示出了包括若干个栅条环的栅网的第二个可选择实施例，这些栅条环是圆渐开线或伪渐开线。
具体实施例方式
图1、2和3已经在本发明的上述内容中作了进一步描述。
参考图4，我们可以回想起称之为“圆渐开线”的曲线之定义。它是直线Di上的点Mi的几何轨迹，直线Di与圆C相切并且滚动、但不在圆C上滑动。直线Di上的另一个点Ni描述了同一个圆C的另一个渐开线，该渐开线位于与第一渐开线相隔恒定距离d的位置上。在图4中，为自然整数且用于点M和N还有直线D的脚标i表示在其围绕圆C滚动时直线D的不同位置。这个规定也用于图5。
如图5所示，可以注意到的是，在圆C上，圆渐开线曲线与圆C的半径OA0之间形成的角度为零度，该半径通过点A0，在点A0处，圆渐开线与圆C的相交。圆渐开线上的点Ai与圆C之间的距离越大，由圆渐开线与直线Oai在点Ai处形成的角度αi的增加也越大，直到无穷大时该角度达到90°。
图6进一步说明了根据本发明的平面栅极的几何结构。优选地，该栅极的栅条网格或栅条分布形成在两个同心直径φ1和φ2之间的环上。直径φ1代表中心毂盘9的外部直径，第一栅条25延伸为围绕中心毂盘9的若干条圆渐开线。该网格由构成直径为φ1的圆C的渐开线的一组曲线形成。这些曲线被偏移角度θ1以形成第一栅条25，以及被偏移角度θ2以产生两个相邻第一栅条25之间的间隔。每个第一栅条25具有等于(φ1/2)*θ1的恒定厚度。然后两个相邻第一栅条之间的间隔等于(φ1/2)*θ2。这两个公式中θ1和θ2均以弧度表示。为了填满圆形C周围的环，第一栅条25的数量等于2π/(θ1+θ2)。确定角度θ1和θ2以使第一栅条25的数量为整数。这样，就将第一栅条25围绕中心毂盘9均匀地隔开。
定义圆渐开线这一概念仅是对于平面曲线而言的。对于本发明的目的来说，要对构成圆的伪渐开线的曲线的弯曲(非平面)表面作定义，其中圆的伪渐开线是从圆渐开线类推出来的。这一定义基于下面的几何特性相对同一个圆，形成圆的伪渐开线的曲线上的每个点与形成圆的伪渐开线的另一个曲线之间距离相等。到目前为止，仍没有在具有这种几何特性的弯曲表面上的曲线之定义。
通过例子，图7中示出了一种形成在球形表面上的圆的伪渐开线的示例曲线30。制造包含在例如两个平行圆之间的球形扇区上延伸的栅极的确是公知技术。然后通过形成由一平行圆划界的毂盘周围的若干条圆的伪渐开线之一组曲线来形成网格。可以在球坐标θ和体系中定义这种曲线的方程，其中θ代表球体子午线彼此形成的角度，代表球体平行线彼此形成的角度 其中u＝tg2(/2)，以及其中0代表确定中心毂盘9的平行圆(parallel circle)的角度。
与通过图6描述的平面栅极网格类似，可以形成一种栅极的网格，它是按照本发明并采用形成扇区的伪渐开线的曲线。
图8示出了根据本发明的栅极40的局部视图。示出的仅是围绕中心毂盘9之中心点O的扇形角。可以通过围绕点O重复此扇区来重构整个栅极40。栅极40具有第一栅条41的第一环43，其从中心毂盘9延伸为圆渐开线或伪渐开线。
优选地，栅极40具有固定到第一栅条41的第一环上的至少一个第二栅条42。第二栅条42基本上与中心毂盘9同心。第一栅条41的第二环44从第二栅条42延伸。
在其开始部分中，即在最接近第一栅条41围绕其形成的圆的那部分中，由圆渐开线或伪渐开线形状的栅条导致获得最大优势。这是角度α仍然较小的位置(参见图5)。为了这个目的，在若干个连续且同心的环中形成多个圆渐开线或伪渐开线的网格可能是有益的。距离中心毂盘越远，包含在所考虑的环中的第一栅条41的数量就越多。这提高了栅极的机械刚性和它的导热容量。
可以根据需要复制具有两个同心环43和44的这个结构。在图8中，仍然与中心毂盘9同心的第二栅条45被固定到第二环44的第一栅条41的周缘上。第一栅条41的第三环46从第二栅条45延伸直到外部套圈11。
图9表示一种栅极的可选择实施例，包括第一栅条41的若干个环。作为图8中示出的变形情况，仅示出了围绕中心毂盘9的中心点O的一个扇形角。第一栅条41的第一环53取向为围绕中心毂盘9的第一旋转方向。箭头51表示第一旋转方向。第一栅条41的第二环54取向为围绕中心毂盘9的第二旋转方向。箭头52表示第二旋转方向。第二旋转方向52与第一旋转方向51相反。作为如图8中示出的变形情况，可以根据需要复制具有两个同心环53和54的结构。这里，第一栅条41的第三环55从外部套圈11之后的第二栅条56延伸。第三环55取向为围绕中心毂盘的第一旋转方向51。因此，每个连续环的旋转方向交替。
这种设置提高了整个栅极的几何稳固性。的确，用作栅极的大多数材料在其温度的任何升高的影响下会膨胀。在图8所示的设置中，热膨胀会使每个环43、44和46从栅极的周缘(它由外部套圈11形成并且被认为是固定的)旋转，直到中心毂盘9，它总是在相同的方向围绕与中心毂盘9垂直的轴。相反，采用图9所示的可选择的设置时，每个环53、54和55会在与其相邻环的旋转方向相反的方向旋转。这样，在栅极旋转中有产生一定程度的抵消，结果提高了栅极的几何稳固性。
根据本发明的栅极可以由具有所期望形状的金属片制成，其可以是平面的也可以不是平面的。例如，金属片可以由钼基材料制成。也可以使用石墨箔。然后例如通过喷砂、激光、喷水切割或电蚀刻切割出该箔的金属片。
权利要求
1.一种电子管的控制栅极，包括在弯曲表面上均匀间隔的若干个第一栅条(25，41)，其中所述第一栅条(25，41)基本上延伸为围绕中心毂盘的圆的伪渐开线。
2.根据权利要求1所述的栅极，其特征在于所述第一栅条(25，41)围绕中心毂盘(9)被均匀间隔。
3.根据前述任一权利要求所述的栅极，其特征在于该栅极包括固定到中心毂盘(9)上的第一栅条(41)的第一环(43，53)；基本上与中心毂盘(9)同心并且固定到第一栅条(41)的第一环(43，53)之周缘的第二栅条(42，45；56)；以及从第二栅条(42，45；56)延伸的第一栅条(41)的第二环(44，54)。
4.根据权利要求3所述的栅极，其特征在于第一栅条(41)的第一环(53)取向为围绕中心毂盘(9)的第一旋转方向(51)，以及第一栅条(41)的第二环(52)取向为围绕中心毂盘(9)的第二旋转方向(52)，第二旋转方向(52)与第一旋转方向(51)相反。
5.根据权利要求3或4所述的栅极，其特征在于每个第一栅条(41)的第一端、最接近中心毂盘(9)的一端基本上垂直于与第一栅条(41)连接的组件(9，42，45，56)，所述组件是中心毂盘(9)或第二栅条(42，45；56)。
6.根据前述任一权利要求所述的栅极，其特征在于该弯曲表面是球面。
全文摘要
本发明涉及一种电子管的控制栅极。该栅极具有若干个第一栅条(25，41)，它们被均匀间隔在弯曲表面上，并基本上延伸为围绕中心毂盘(9)的圆渐开线。
文档编号H01J37/065GK1542889SQ200410043028
公开日2004年11月3日 申请日期2004年4月2日 优先权日2003年4月4日
发明者安德烈·加比奥德, 米歇尔·朗格卢瓦, 朗格卢瓦, 安德烈 加比奥德 申请人:塔莱斯公司