Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
МАГНИТНАЯ ФОКУСИРУЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СВЧ-ПРИБОРА О-ТИПА
МАГНИТНАЯ ФОКУСИРУЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СВЧ-ПРИБОРА О-ТИПА

МАГНИТНАЯ ФОКУСИРУЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СВЧ-ПРИБОРА О-ТИПА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в электровакуумных СВЧ приборах. Сущность изобретения: фокусирующая система для СВЧ прибора "О" типа содержит пушечный 1 и коллекторный 2 полюсные наконечники из магнитомягкого материала /армко/, закрепленные на торцах немагнитной оболочки 3 с расположенной в ней соосно электродинамической системой 4, профилированную втулку 5 из магнитомягкого материала, расположенную в центральном отверстии торцевой стенки пушечного полюсного наконечника 1, профилированную втулку 6 из магнитомягкого материала, расположенную в центральном отверстии торцевой стенки коллекторного полюсного наконечника 2, пушечный и коллекторный радиально намагниченные кольцевые магнитные блоки 7, установленные на пушечном 1 коллекторном 2 полюсных наконечниках, магнитный элемент 8, расположенный коаксиально внутри пушечного полюсного наконечника 1. Внутри пушечного полюсного наконечника расположен также катод 9. Торец пушечной профилированной втулки 5, ближний к торцу пушечного полюсного наконечника 1, смещен вдоль оси внутрь торцевой стенки полюсного наконечника 1 на величину Δп , а торец коллекторной профилированной втулки 6 выступает вдоль оси из торцевой стенки коллекторного полюсного наконечника 2 в сторону средней части рабочей области прибора на величину Δк , что обеспечивает улучшение выходных и эксплуатационных параметров прибора за счет создания плавно нарастающего от пушечного к коллекторному полюсному наконечнику магнитного фокусирующего поля. 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2081472
Класс(ы) патента: H01J23/087
Номер заявки: 4949387/07
Дата подачи заявки: 26.06.1991
Дата публикации: 10.06.1997
Заявитель(и): Тореев А.И.; Федоров В.К.; Собянина Е.В.; Агададашев Ф.Г.
Автор(ы): Тореев А.И.; Федоров В.К.; Собянина Е.В.; Агададашев Ф.Г.
Патентообладатель(и): Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском государственном университете им.Н.Г.Чернышевского
Описание изобретения: Изобретение относится к электровакуумным СВЧ приборам, а более конкретно, к магнитным фокусирующим системам приборов "О" типа.
Известны конструкции магнитных фокусирующих систем (МФС), с помощью которых обеспечивается фокусировка электронных пучков в пролетных каналах приборов "О" типа (ЛОВ, ЛБВ, клистроны).
Указанные МФС содержат пушечный и коллекторный полюсные наконечники (магнитные экраны, расположенные в пушечной и коллекторной частях прибора), основные магниты, создающие фокусирующее поле в приборе, дополнительные магниты и дополнительные экраны, позволяющие видоизменить магнитное фокусирующее поле (Ю.А. Мельников. Постоянные магниты электровакуумных СВЧ приборов. М. Сов. Радио, 1967, с. 87 и 130).
Недостатком этих МФЧ является то, что дополнительные магниты и экраны расположены вне оболочки прибора и, следовательно, будут иметь большие габариты и массу. Особенно это окажется в мощных приборах "О" типа коротковолновой части СВЧ диапазона, в которых требуются большие уровни магнитного фокусирующего поля (до Bz приблизительно 0,7 Тл). Кроме того, с помощью внешних элементов сложно обеспечить требуемое распределение осевого магнитного фокусирующего поля в какой-либо части прибора (например, в коллекторной части), не нарушив распределение поля в другой его части (например, в пушке).
Известен прибор "О" типа с магнитной фокусировкой (Ю.А. Мельников "Постоянные магниты электровакуумных СВЧ приборов", М. Сов. Радио, 1967, с. 82), внутри пушечного полюсного наконечника которого помещен дополнительный магнитный элемент в виде диска с центральным отверстием, позволяющий обеспечить изменение величины и распределения магнитного поля в нем. Однако в такой конструкции не удается предотвратить нарушение монотонного характера распределения поля в области электронной пушки. При этом, изменение распределения поля в одной части вдоль оси пушки приводит к нежелательному изменению фокусирующего поля в другой ее части.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является магнитная фокусирующая система для СВЧ прибора О-типа, авт. св. N 1426331, кл. H 01 J 23/087, содержащая пушечной полюсной наконечник, коллекторный полюсный наконечник, соединенные между собой немагнитной вакуумной оболочкой. На полюсных наконечниках расположены радиально намагниченные магнитные кольцевые блоки, создающие фокусирующее поле на оси прибора в пространстве между полюсными наконечниками. Полюсные наконечники обеспечивают создание в рабочей области постоянное по величине однонаправленное (однородное) магнитное фокусирующее поле. Внутри пушечного полюсного наконечника расположен магнитный элемент. Внутренняя боковая поверхность пушечного полюсного наконечника и цилиндрическая боковая стенка магнитного элемента выполнены профилированными идентичной формы. Выборы размеров полюсного наконечника магнитного элемента удается обеспечить монотонное по заданному закону нарастание магнитного фокусирующего поля от катода к аноду пушки и, тем самым, обеспечивается выполнение необходимости условия нормальной работы высококомпрессионных электронных пушек с магнитным сопротивлением электронных пучков.
Недостатком приведенной конструкции является то, что устройство обеспечивает создание заданного распределения осевого магнитного фокусирующего поля в области катод-анод и не может оказывать существенного влияния на характер магнитного фокусирующего поля в рабочей области прибора ( в промежутке между пушечным и коллекторным полюсными наконечниками).
В то же время имеется ряд приборов, в которых требуется осуществлять преобразование распределения осевого магнитного поля не только в области электронной пушки, но также и в рабочей области прибора. В частности, в мощных пакетированных приборах (ЛБВ, клистроны) коротковолнового участка СВЧ диапазона с жесткими ограничениями на габариты и массу прибора вместе с магнитом формирование и транспортировка мощных электронных пучков осуществляется в рабочих магнитных фокусирующих полях (Bp), по величине не сильно отличающихся от бриллюэновских полей (Bбр) (Bp/Bбр-1,5). При работе прибора в статическом режиме, а также в динамическом режиме при не очень больших значениях электронного КПД (5-10%) указанно превышения Bp над Bбр вполне достаточно для обеспечения высокого токопрохождения (приблизительно 99% ) электронного пучка через пролетный канал прибора. Однако в приборах с большими значениями КПД (например, в клистронах, где ηe≥ 20 % в динамическом режиме в области выходных резонаторов (вблизи коллекторного полюсного наконечника) происходит значительное расширение пучка как за счет уменьшения средней скорости электронов, так и особенно за счет динамической расфокусировки. Ввиду того, что в приборах этого диапазона зазор между электронным пучком и пролетным каналом составляет десятые и даже сотые доли миллиметра, указанная фокусировка приводит к значительному токооседанию электронов пучка на стенки пролетного канала электродинамической системы (ЭДС). Последнее крайнее нежелательно как с точки зрения возможного теплового перенагрева и выхода из строя элементов ЭДС, так и резкого снижения возможности повышения технического КПД прибора за счет рекуперации энергии электронов отработанного пучка. Увеличить уровень осевого магнитного фокусирующего поля во всем рабочем пространстве не всегда представляется возможным из-за ограничений на массу и габариты прибора. Более перспективным является создание распределения магнитного фокусирующего поля, при котором на участке вблизи пушечного полюсного наконечника уровень рабочего магнитного поля Bp не много превышает Bбр, а на участке вблизи коллекторного полюсного наконечника Bp должно быть значительно выше Bбр. При таком характере распределения магнитного фокусирующего поля эффекты динамической расфокусировки будут снижены и в то же время не потребуется увеличивать массу магнита.
При создании такого распределения поля должны быть выполнены по крайней мере два условия. Во-первых, при таком преобразовании поля не должно возникать рассогласования распределения магнитных полей в рабочей области и в области электронной пушки (приводящего к увеличению уровня пульсаций электронного пучка). Во-вторых, увеличение уровня поля вдоль оси прибора от пушечного полюсного наконечника к коллекторному должно происходить достаточно плавно, обеспечивая адиабатическое сжатие электронного пучка и тем самым, не приводя к увеличению пульсаций пучка.
Целью изобретения является улучшение выходных и эксплуатационных параметров прибора (электронный и технический КПД, тепловая нагрузка) за счет создания плавно нарастающего от пушечного к коллекторному полюсному наконечнику магнитного фокусирующего поля. Указанная цель достигается тем, что в магнитной фокусирующей системе для СВЧ прибора "О" типа, содержащей радиально намагниченные кольцевые магнитные блока, немагнитную оболочку прибора, к торцам которой прикреплены коллекторный и пушечный полюсные наконечники с центральными отверстиями в их торцевых стенках, магнитный элемент, расположенный внутри пушечного полюсного наконечника, в центральных отверстиях торцевых стенок коллекторного и пушечного полюсных наконечников и соосно им установлены профилированные втулки из магнитомягкого материала, торцы которых, обращенные к средней части пространства взаимодействия прибора, смещены вдоль оси относительно торцов соответствующих полюсных наконечников в сторону пушечной части прибора, а внутренние поверхности этих втулок частично выполнены в виде цилиндров (обращенных к пушечной стороне прибора), а частично в виде усеченных конусов, расширяющихся в сторону коллекторной части прибора. При этом выполнены следующие геометрические условия:

где
Δп величина осевого смещения торца втулки относительно торца пушечного полюсного наконечника;
hп толщина торцевой стенки пушечного полюсного наконечника;
Δк величина осевого смещения торца втулки относительно торца коллекторного полюсного наконечника;
hк толщина торцевой стенки коллекторного полюсного наконечника;
lк длина цилиндрической части внутренней поверхности втулки, установленной в центральном отверстии стенки коллекторного полюсного наконечника.
В литературных источниках не встречаются признаки, аналогичные заявленным.
Установка профилированных втулок из магнитомягкого материала в центральные отверстия торцевых стенок коллекторного и пушечного полюсных наконечников осуществлена таким образом, что торцы указанных втулок, ближайшие к торцам соответствующих полюсных наконечников, смещены относительно последних в сторону пушечной области прибора, выполнение внутренней поверхности этих втулок частично в виде цилиндров и частично в виде усеченных конусов, расширяющихся в коллекторную сторону прибора, приводят к улучшению выходных и эксплуатационных параметров приборов.
В известной патентной и научно-технической литературе достижение указанной цели подобными признаками не описано. Таким образом, можно считать, что заявляемая совокупность признаков соответствует критерию "существенные отличия".
На фиг. 1. изображено продольное сечение магнитной-фокусирующей системы для СВЧ прибора "О" типа предлагаемого устройства, а также создаваемое ею распределение магнитного фокусирующего поля Bz в пространстве от катода до коллекторной части прибора. На фиг. 2 представлены результаты измерений распределения магнитных полей в области взаимодействия для случая полюсных наконечников без профилированных втулок и двух вариантов полюсных наконечников с профилированными втулками, а также указаны геометрические размеры.
Как видно из фиг. 1, магнитная фокусирующая система для СВЧ прибора "О" типа содержит пушечный 1 и коллекторный 2 полюсные наконечники из магнитомягкого материала (армко), закрепленные на торцах немагнитной оболочки 3 с расположенной в ней соосно электродинамической системой 4, профилированную втулку 5 из магнитомягкого материала, расположенную в центральном отверстии торцевой стенки пушечного полюсного наконечника 1, профилированную втулку 6 из магнитомягкого материала, расположенную в центральном отверстии торцевой стенки коллекторного полюсного наконечника 2, пушечный и коллекторный радиально намагниченные кольцевые магнитные блоки 7, установленные на пушечном 1 и коллекторном 2 полюсных наконечниках, магнитный элемент 8, расположенный коаксиально внутри пушечного полюсного наконечника 1. Внутри пушечного полюсного наконечника расположен также катод 9. Торец пушечной профилированной втулки 5 ближний к торцу пушечного полюсного наконечника 1 (фиг. 2) смещен вдоль оси внутрь торцевой стенки полюсного наконечника 1 на величину Δп а торец коллекторной профилированной втулки 6 вывступает вдоль оси из торцевой стенки коллекторного полюсного наконечника 2 в сторону средней части рабочей области прибора на величину Δк
Из фиг. 2 видно, что торцы профилированных втулок 5 и 6 смещены вдоль оси относительно торцов соответствующих полюсных наконечников (1 и 2) в сторону пушечной части прибора. Внутренние поверхности профилированных втулок (5 и 6) частично выполнены в виде цилиндров (расположенных ближе к пушечной части прибора), а частично в виде усеченных конусов, расширяющихся в сторону коллекторной части прибора. Длина lк цилиндрической части внутренней поверхности втулки 6 равна величине Δк осевого смещения торца втулки 6 относительно торца коллекторного полюсного наконечника 2.
Как видно из фиг. 2, установка профилированной втулки 6 в центральном отверстии торцевой стенки коллекторного полюсного наконечника 2, выступающей из торцевой стенки на величину Δк в сторону пушечной части прибора приводит к увеличению уровня магнитного фокусирующего поля (кривая 10) в ближней к коллекторному полюсному наконечнику 2 области по сравнению с уровнем поля (кривая 11 на фиг. 2), создаваемого магнитной фокусирующей системой в коллекторном полюсном наконечнике 2, в котором отсутствует профилированная втулка 6. В области, близкой к пушечному полюсному наконечнику, уровень магнитного поля существенно не отличается (кр. 10 и 11 на фиг. 2). При этом распределение поля в пушечной области также не отличается (кр. 10 и 11 на фиг. 2), благодаря соответствующему выбору размеров и осевого положения профилированной втулки 5 в торцевой стенке пушечного полюсного наконечника - 1.
Работа предлагаемой магнитной фокусирующей системы (МФС) для СВЧ прибора "О" типа, содержащей пушечный и коллекторный полюсные наконечники с установленными в них профилированными втулками из магнитного материала, заключается в следующем. Электроны, эмиттированные катодом 9, формируются в пучок электрическим полем компрессионной пушки и контонно нарастающим от катода до пространства взаимодействия магнитным полем, созданием МФС прибора. На входном участке пролетного канала прибора сформированный пучок будет иметь достаточно малый уровень пульсаций и расчетный средний радиус благодаря хорошему согласованию распределения магнитных полей в пушечной области и пространстве взаимодействия. При дальнейшем продвижении электронов в пролетном канале электродинамической системы 4, ввиду плавного нарастания магнитного поля, будет происходить адиабатическое (т.е. без увеличения амплитуды пульсаций) сжатие пучка. При этом его средний радиус уменьшается и тем самым будет увеличиваться зазор между пучком и внутренней поверхностью пролетного канала электродинамической системы 4 (ЭДС). Последнее обеспечивает условия для уменьшения токооседания на ЭДС 4. Этот положительный эффект усиливается также значительным увеличением уровня магнитного фокусирующего поля в конце пространства взаимодействия (кр. 10), приводящего к уменьшению расплывания пучка (особенно сильного в приборах с большими значениями электронного КПД). Снижение же токооседания существенно уменьшает тепловую нагрузку ЭДС.
Уровень магнитного фокусирующего поля во всей рабочей области прибора определяется параметрами радиально намагниченных кольцевых магнитных блоков
7. Распределение магнитного фокусирующего поля от катода 9 до электродинамической системы 4 обеспечивается в основном конфигурацией внутренней поверхности пушечного полюсного наконечника, величиной центрального отверстия в его торцевой стенке и магнитным элементом 8, расположенным внутри пушечного полюсного наконечника 1. Величина же и характер распределения магнитного фокусирующего поля в рабочей области прибора определяются геометрическими размерами пушечного и коллекторного полюсных наконечников, а также геометрией и положением профилированных магнитных втулок (5 и 6), установленных в центральных отверстиях торцевых стенок полюсных наконечников (1 и 2).
Измерения магнитных полей от катода до коллекторной области прибора, проведенные при отработке предложенной конструкции, показали, что применение профилированной втулки 6 из магнитомягкого материала, расположенной в центральном отверстии торцевой стенки коллекторного полюсного наконечника 2, и торец которой выступает над торцом полюсного наконечника в пушечную сторону прибора, приводит к значительному увеличению уровня магнитного фокусирующего поля в рабочей области, ближней к коллекторному полюсному наконечнику 2. Чем больше выдвигается торец втулки в межполюсное пространство, тем больше увеличивается уровень магнитного фокусирующего поля. Характер распределения поля не критичен к положению втулки, однако максимальное смещение торца втулки относительно торца полюсного наконечника ограничено следующим. Во-первых, слишком сильное смещение торца втулки 6 приводит к сокращению осевой длины пространства взаимодействия пучка с ВЧ полем и, следовательно, к уменьшению возможности разместить в нем электродинамическую систему 4 прибора. Во-вторых, увеличивается крутизна нарастания магнитного фокусирующего поля вблизи коллекторного полюсного наконечника 2, что может нарушить адиабатичность сжатия пучка и увеличить пульсации в нем. Не менее важным ограничением является также то, что с увеличением длины втулки 6 возможно увеличение токооседания на ее внутренней поверхности. Последнее ограничение можно существенно устранить, если внутреннюю поверхность втулки 6 выполнить цилиндрический лишь частично на длине lк, равной длине Δк выступающей над торцом полюсного наконечника части втулки 6. Остальной же части внутренней поверхности втулки необходимо придать коническую форму, расширяющуюся в сторону коллекторной части прибора. Такое расширение позволяет предотвратить преждевременное оседание электронов "отработанного" пучка на коллекторном полюсном наконечнике.
Измерения распределения магнитного фокусирующего поля для заданной толщины hк торцевой стенки коллекторного полюсного наконечника 2 (фиг. 2) и различных осевых смещений Δк торца коллекторной профилированной втулки 6 вдоль оси в сторону пушечной части прибора показало, что целесообразно выбирать смещение Δк в интервале Смещение торца втулки в противоположную сторону (т.е. Δк< 0 выбирать не целесообразно, так как это приведет не к увеличению уровня магнитного поля, а наоборот, к его уменьшению. При увеличении Δк до значений возникает опасность увеличения токооседания на профилированной втулке 6. Длина цилиндрической части lк внутренней поверхности втулки 6 берется равной Δк При выборе lк > Δк возникает возможность увеличения токооседания на втулке, а при lк <Δ>к может уменьшаться уровень магнитного фокусирующего поля вблизи коллекторного полюсного наконечника 2 из-за возможных эффектов насыщения в магнитомягком материале профилированной втулки-6. Угол раствора конусного расширения внутренней поверхности втулки-6 может выбираться в широких пределах в зависимости от параметров электронного пучка, величины магнитного поля на катоде, поля в рабочей области прибора, электронного КПД прибора и т.д.
Конфигурация внешней поверхности профилированных втулок 5 и 6 не влияет на характер распределения поля и может быть по всей длине втулки как цилиндрической с постоянным радиусом, так и ступенчато цилиндрической. Ступенчато цилиндрическая форма внешней поверхности втулок 5 и 6, показанная на фиг. 1 и 2, позволяет точнее фиксировать их осевое положение в соответствующих полюсных наконечниках (1, 2).
Проведенные экспериментальные измерения выявили также, что при смещении торца коллекторной профилированной втулки 6 относительно торца коллекторного полюсного наконечника 2 уровень магнитного фокусирующего поля увеличивается не только вблизи этого полюсного наконечника, но также вблизи пушечного полюсного наконечника-1 в области пушки и на катоде. Скорректировать распределение и уровень поля выбором размеров центрального отверстия в торцевой стенке пушечного полюсного наконечника 1, а также с помощью непрофилированной цилиндрической втулки не удается. Как показали эксперименты, скомпенсировать изменения уровня магнитного поля на этих участках МФС и восстановить согласование распределения магнитного поля в пушке и в области взаимодействия можно с помощью профилированной втулки 5 с внутренним частично цилиндрическим и частично конусным профилем, расширяющимся в сторону пространства взаимодействия, втулка 6 установлена в центральном отверстии торцевой стенки пушечного полюсного наконечника 1, таким образом, что ее торец, ближайший к торцу полюсного наконечника, смещен относительно последнего в сторону пушки.
Величина смещения торца втулки Δп для заданной толщины hп торцевой стенки пушечного полюсного наконечника выбирается в следующих пределах
При выборе т.е. при смещении торца втулки 6 относительного торца полюсного наконечника 1 в сторону пространства взаимодействия существенно нарушается согласование распределения полей в пушке и в области взаимодействия (вблизи пушечного полюсного наконечника). Более того, при заметном смещении Δп< 0 может нарушиться монотонный характер распределения поля, появляется горбообразность распределения поля. Смещение также не целесообразно брать, так как это приводит к уменьшению длины втулки 5 и, следовательно, к нарушению плавного измерения поля в этой области. Кроме того, чем меньше длина втулки 5, тем сильнее сказываются нежелательные эффекты насыщения магнитомягкого материала втулки. Угол раствора внутренней конусной поверхности втулки 5 выбирается для каждой конкретной МФС и требуемого распределения поля в пушке и в области согласования поля в пушке и пространства взаимодействия.
Экспериментальные измерения, проведенные в МФС с уровнем осевого магнитного поля Bz приблизительно 0,65 Тл в рабочем пространстве между пушечным к коллекторным полюсными наконечниками с торцевыми стенками толщиной hк 4 мм и hп 2,5 мм, показали следующее. При отсутствии профилированных втулок 5,6 в рабочем зазоре величина магнитного поля сохраняется постоянной на уровне Bz приблизительно 0,61-0,65 Тл (кр. 11 на фиг. 2).
При наличии профилированной втулки 6 в центральном отверстии торцевой стенки коллекторного полюсного наконечника-2, установленной в ней так, что Δк=2 мм величина магнитного поля плавно нарастает от пушечного к коллекторному наконечнику, достигая вблизи последнего (кр. 10 на фиг. 2) величины Bz приблизительно 0,81 Тл.
При установке непрофилированной втулки 5 в центральном отверстии торцевой стенки пушечного полюсного наконечника-1 и смещении ее торца относительно торца полюсного наконечника-1 на величину Δп=-2 мм (т.е. в сторону пространства взаимодействия) вблизи пушечного полюсного наконечника нарушается монотонный характер распределения осевого поля (кр. 12 на фиг. 2). Причем величина поля по мере удаления от пушечного наконечника (в сторону коллекторного п/н) сначала нарастает до максимального значения Bz приблизительно 0,75 Тл (кр. 12 на фиг. 2.), а затем уменьшается до уровня Bz 0,7. Затем вблизи коллекторного полюсного наконечника поле нарастает до Bz 0,81 Тл.
При одновременной установке в коллекторный полюсный наконечник 2 профилированной втулки 6 (Δк= +2 мм и lк 2 мм) с углом раствора внутренней конусной поверхности приблизительно 90oC, а в пушечной полюсный наконечник 1 профилированной втулки 5 (с Δп= 0,5 мм длиной lп 1,0 мм и углом раствора приблизительно 72oC. Величина поля на катоде 9 равна Bк 0,0055 Тл, а распределение поля в пушке носит монотонный характер. В рабочем пространстве поле плавно нарастает от Bz 0,65 Тл вблизи торцевой стенки пушечного полюсного наконечника до Bz 0,81 Тл вблизи коллекторного полюсного наконечника.
Траекторный анализ поведения электронного пучка в пушке и пролетном канале электродинамической системы 4 прибора, выполненный для двух случаев распределения магнитного фокусирующего поля, приведен на фиг. 2. Распределение магнитного фокусирующего поля (кр. 11 на фиг. 2), создаваемое МФС с положенными наконечниками без профилированных втулок, обеспечивает фокусировку электронного пучка с постоянным средним радиусом rnприблизительно равно 0,16 (кр. 13 на фиг. 2) при достаточно малых пульсация границы пучка ( ).
В отличие от этого МФС предлагаемого устройства (в центральных отверстиях полюсных наконечников расположены профилированные магнитные втулки дет. 5 и 6 на фиг. 3) обеспечивает создание распределения магнитного фокусирующего поля, нарастающего по величине от Bz 0,65 Тл около пушечного полюсного наконечника (кр. 10 на фиг. 2) до Bz 0,81 Тл вблизи коллекторного полюсного наконечника. В таком магнитном фокусирующем поле по мере продвижения пучка от пушечного к коллекторному полюсному наконечнику происходит адиабатическое сжатие его (кр. 14 на фиг. 2). При этом средний радиус пучка вблизи коллекторного полюсного наконечника уменьшается от rn 0,16 мм до rn 0,11 мм без увеличения уровня пульсаций. В результате сжатия пучка зазор между внешней границей пучка (кр. 14 на фиг. 2) и внутренней поверхностью канала системы 4 (диаметр канала 0,48 мм) увеличивается почти в 2 раза.
Из приведенного примера видно, что в предложенном устройстве на выходном конце электродинамической системы прибора существенно увеличивается фокусирующая сила за счет возрастания уровня магнитного поля на 20-25% а также увеличивается зазор между пучком и пролетным каналом на 80-100% Оба фактора позволяют либо уменьшить токооседание на стенке канала и, тем самым, снизить по сравнению с прототипом тепловую нагрузку на электродинамическую систему прибора, либо увеличить электронный КПД прибора без увеличения токооседания на систему. Дополнительное преимущество предложенного устройства состоит также в том, что увеличение токопрохождения через систему позволяет увеличить эффективность рекуперации энергии электронов отработанного пучка, т.е. повысить технический КПД прибора и снизить тепловую нагрузку на коллектор.
Таким образом, предложенное устройство позволяет улучшить выходные и эксплуатационные параметры мощных СВЧ приборов особенно коротковолновой части СВЧ диапазона, а также увеличить их надежность.
Формула изобретения: Магнитная фокусирующая система для СВЧ-прибора О-типа, содержащая радиально намагниченные кольцевые магнитные блоки, немагнитную оболочку, на торцах которой закреплены пушечный и коллекторный полюсные наконечники с центральными отверстиями в их торцевых стенках, магнитный элемент, расположенный коаксиально внутри пушечного полюсного наконечника, отличающаяся тем, что, с целью улучшения выходных и эксплуатационных параметров за счет создания плавно нарастающего от пушечного к коллекторному полюсному наконечнику магнитного фокусирующего поля в центральных отверстиях торцевых стенок пушечного и коллекторного полюсных наконечников соосно им установлены профилированные втулки из магнитномягкого материала, торцы которых, обращенные к средней части прибора, смещены вдоль оси магнитной системы относительно торцов соответствующих полюсных наконечников в сторону пушечной части прибора, при этом внутренние поверхности втулок имеют форму частично в виде усеченных конусов, расширяющихся в сторону коллекторной части прибора, и частично в виде цилиндров, а геометрические размеры выбраны из соотношений

где Δп величина осевого смещения торца втулки относительно торца пушечного полюсного наконечника;
hп толщина торцевой стенки пушечного полюсного наконечника;
Δк величина осевого смещения торца втулки относительно торца коллекторного полюсного наконечника;
hк толщина торцевой стенки коллекторного полюсного наконечника;
lк длина цилиндрической части внутренней поверхности втулки, расположенной в центральном отверстии торцевой стенки коллекторного полюсного наконечника.