電子管控制柵極的製作方法

2023-09-10 08:24:05

專利名稱：電子管控制柵極的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電子管控制柵極。本發明的領域是電子管領域，尤其是利用縱向電子束工作的柵基電子管，例如感應輸出管。在此後的描述中，此類管被稱為「IOT」。可以理解的是，本發明並不局限於IOT。
背景技術：
IOT包括發射電子束的電子槍、電子束穿過的共振腔以及在共振腔出口從電子束中收集電子的收集器。
為了比較清楚地理解本發明，在圖1中示出了IOT，圖1為示例性電子管的縱向截面視圖，其中示例性電子管被部分地示出，並且包括陰極1和控制柵極2，例如，陰極1和控制柵極2二者都被形成為球截體。陰極1和控制柵極2形成電子槍。陰極1在球截體中具有發射部分3，球截體劃分出一個基本上中空的部分4。在該圖中也示出了陽極5和陰極1的加熱裝置6。在收集器7中電子束行程的末端收回陰極1發射出的電子。當通過加熱裝置6使陰極1處於高溫時，陰極1的凹面發射出電子。電子穿過控制柵極2並且穿透共振腔8，在它們到達收集器7之前形成縱向電子束。
控制柵極2用於調節電子的發射，以便在電子束進入到共振腔8之前實現其密度的改變。控制柵極具有固體中心轂盤(central hub)9，圍繞固體中心轂盤9形成柵條(bar)10。電子束在這些柵條之間穿過。首先柵條被固定在中心轂盤9上，然後藉助於柵極2所具有的外部套圈(collar)11固定在電子管主體上。
圖2為已知平面控制柵極15在垂直於電子束軸的平面的視圖。柵極具有通過放射狀柵條17保持在一起的多個同心圓形柵條16。柵條17固定在外部套圈11上，以及有些柵條是固定到中心轂盤9上的。同心圓形柵條16以恆定間隔或間距設置在電子束穿過的表面上。電子束在均勻性、流動密度和顆粒速度方面的質量取決於間隔的恆定性。該恆定性也影響電子管的跨導。跨導定義為Δi/Δv，其中Δi代表陽極5的強度變化，以及Δv代表控制柵極2和陰極1的體積差。
圖3為現有技術中球形控制柵極20的立體視圖。控制柵極20的工作與圖2中控制柵極15的工作是類似的。控制柵極20具有以固定間隔設置在電子束穿過的表面上的柵條21。柵條21表示由控制柵極20形成的球狀表面的平行線或緯度線。控制柵極20也具有與圖2中的柵條17作用相同的柵條22。柵條22固定到外部套圈11上，並且有些柵條固定到中心轂盤9上。柵條22表示由控制柵極20形成的球形表面的子午線或經度線。術語「子午線」和「平行線」的定義與地球中的類似。
在這兩個現有的控制柵極15和20中，柵條16和21控制電子束。更具體地，來自陰極的電子的流動速度由所使用的控制柵極的電勢控制。柵極根據其電勢將電子回推到陰極1或者讓電子通過到陽極5。相反，放射狀柵條17或子午線22對電子束的控制具有相當的幹擾效應。它們截取了一部分電子束。柵條17和22的應用主要局限於分別對柵條16和21進行機械支撐，以及導出由一部分電子束的截取和陰極1輻射而在控制柵極中產生的熱。熱釋放到朝向外部套圈11的較大範圍。值得注意的是，控制柵極中產生的部分熱是由於柵條17和22截取部分電子束而產生的。

發明內容
本發明提出一種通過減少對電子束控制起很小作用的柵條來解決此問題的方案。同時此方案沒有削弱控制柵極的熱傳導。
為此，本發明的目的是提供一種電子管控制柵極，包括被均勻間隔的若干個第一柵條，其中第一柵條基本上延伸為圍繞中心轂盤的若干條圓漸開線或圓的偽漸開線(pseudo-involutes)。
這種設置增大了柵極的機械剛性以及降低了它的平均溫度。的確，第一組三個柵條完成上述三種功能，即控制電子束、以機械方式固定柵極和提供充分的熱傳導。這樣，通過增加第一柵條的數目來提高柵極的機械性能和熱傳導，同時又不影響電子束的控制。


通過下面對根據本發明多個可選擇實施例的詳細描述，將更容易理解本發明並且本發明其它優點也變得清楚。通過

本發明，其中圖1為示例性電子管的縱向截面示意圖；圖2為已知平面控制柵極在垂直於電子束軸的平面的視圖；圖3為現有技術中球形控制柵極的立體視圖；圖4給出了對圓漸開線曲線定義的說明；圖5示出了圓漸開線曲線的另一種特性；圖6示出根據本發明的平面柵極的網格；圖7示例了一條曲線，該曲線是在球狀扇區上形成的圓的偽漸開線；圖8示出了包括若干個柵條環的柵網的第一個可選擇實施例，這些柵條環是圓漸開線或偽漸開線狀；圖9示出了包括若干個柵條環的柵網的第二個可選擇實施例，這些柵條環是圓漸開線或偽漸開線。
具體實施例方式
圖1、2和3已經在本發明的上述內容中作了進一步描述。
參考圖4，我們可以回想起稱之為「圓漸開線」的曲線之定義。它是直線Di上的點Mi的幾何軌跡，直線Di與圓C相切並且滾動、但不在圓C上滑動。直線Di上的另一個點Ni描述了同一個圓C的另一個漸開線，該漸開線位於與第一漸開線相隔恆定距離d的位置上。在圖4中，為自然整數且用於點M和N還有直線D的腳標i表示在其圍繞圓C滾動時直線D的不同位置。這個規定也用於圖5。
如圖5所示，可以注意到的是，在圓C上，圓漸開線曲線與圓C的半徑OA0之間形成的角度為零度，該半徑通過點A0，在點A0處，圓漸開線與圓C的相交。圓漸開線上的點Ai與圓C之間的距離越大，由圓漸開線與直線Oai在點Ai處形成的角度αi的增加也越大，直到無窮大時該角度達到90°。
圖6進一步說明了根據本發明的平面柵極的幾何結構。優選地，該柵極的柵條網格或柵條分布形成在兩個同心直徑φ1和φ2之間的環上。直徑φ1代表中心轂盤9的外部直徑，第一柵條25延伸為圍繞中心轂盤9的若干條圓漸開線。該網格由構成直徑為φ1的圓C的漸開線的一組曲線形成。這些曲線被偏移角度θ1以形成第一柵條25，以及被偏移角度θ2以產生兩個相鄰第一柵條25之間的間隔。每個第一柵條25具有等於(φ1/2)*θ1的恆定厚度。然後兩個相鄰第一柵條之間的間隔等於(φ1/2)*θ2。這兩個公式中θ1和θ2均以弧度表示。為了填滿圓形C周圍的環，第一柵條25的數量等於2π/(θ1+θ2)。確定角度θ1和θ2以使第一柵條25的數量為整數。這樣，就將第一柵條25圍繞中心轂盤9均勻地隔開。
定義圓漸開線這一概念僅是對於平面曲線而言的。對於本發明的目的來說，要對構成圓的偽漸開線的曲線的彎曲(非平面)表面作定義，其中圓的偽漸開線是從圓漸開線類推出來的。這一定義基於下面的幾何特性相對同一個圓，形成圓的偽漸開線的曲線上的每個點與形成圓的偽漸開線的另一個曲線之間距離相等。到目前為止，仍沒有在具有這種幾何特性的彎曲表面上的曲線之定義。
通過例子，圖7中示出了一種形成在球形表面上的圓的偽漸開線的示例曲線30。製造包含在例如兩個平行圓之間的球形扇區上延伸的柵極的確是公知技術。然後通過形成由一平行圓劃界的轂盤周圍的若干條圓的偽漸開線之一組曲線來形成網格。可以在球坐標θ和體系中定義這種曲線的方程，其中θ代表球體子午線彼此形成的角度，代表球體平行線彼此形成的角度 其中u＝tg2(/2)，以及其中0代表確定中心轂盤9的平行圓(parallel circle)的角度。
與通過圖6描述的平面柵極網格類似，可以形成一種柵極的網格，它是按照本發明並採用形成扇區的偽漸開線的曲線。
圖8示出了根據本發明的柵極40的局部視圖。示出的僅是圍繞中心轂盤9之中心點O的扇形角。可以通過圍繞點O重複此扇區來重構整個柵極40。柵極40具有第一柵條41的第一環43，其從中心轂盤9延伸為圓漸開線或偽漸開線。
優選地，柵極40具有固定到第一柵條41的第一環上的至少一個第二柵條42。第二柵條42基本上與中心轂盤9同心。第一柵條41的第二環44從第二柵條42延伸。
在其開始部分中，即在最接近第一柵條41圍繞其形成的圓的那部分中，由圓漸開線或偽漸開線形狀的柵條導致獲得最大優勢。這是角度α仍然較小的位置(參見圖5)。為了這個目的，在若干個連續且同心的環中形成多個圓漸開線或偽漸開線的網格可能是有益的。距離中心轂盤越遠，包含在所考慮的環中的第一柵條41的數量就越多。這提高了柵極的機械剛性和它的導熱容量。
可以根據需要複製具有兩個同心環43和44的這個結構。在圖8中，仍然與中心轂盤9同心的第二柵條45被固定到第二環44的第一柵條41的周緣上。第一柵條41的第三環46從第二柵條45延伸直到外部套圈11。
圖9表示一種柵極的可選擇實施例，包括第一柵條41的若干個環。作為圖8中示出的變形情況，僅示出了圍繞中心轂盤9的中心點O的一個扇形角。第一柵條41的第一環53取向為圍繞中心轂盤9的第一旋轉方向。箭頭51表示第一旋轉方向。第一柵條41的第二環54取向為圍繞中心轂盤9的第二旋轉方向。箭頭52表示第二旋轉方向。第二旋轉方向52與第一旋轉方向51相反。作為如圖8中示出的變形情況，可以根據需要複製具有兩個同心環53和54的結構。這裡，第一柵條41的第三環55從外部套圈11之後的第二柵條56延伸。第三環55取向為圍繞中心轂盤的第一旋轉方向51。因此，每個連續環的旋轉方向交替。
這種設置提高了整個柵極的幾何穩固性。的確，用作柵極的大多數材料在其溫度的任何升高的影響下會膨脹。在圖8所示的設置中，熱膨脹會使每個環43、44和46從柵極的周緣(它由外部套圈11形成並且被認為是固定的)旋轉，直到中心轂盤9，它總是在相同的方向圍繞與中心轂盤9垂直的軸。相反，採用圖9所示的可選擇的設置時，每個環53、54和55會在與其相鄰環的旋轉方向相反的方向旋轉。這樣，在柵極旋轉中有產生一定程度的抵消，結果提高了柵極的幾何穩固性。
根據本發明的柵極可以由具有所期望形狀的金屬片製成，其可以是平面的也可以不是平面的。例如，金屬片可以由鉬基材料製成。也可以使用石墨箔。然後例如通過噴砂、雷射、噴水切割或電蝕刻切割出該箔的金屬片。
權利要求
1.一種電子管的控制柵極，包括在彎曲表面上均勻間隔的若干個第一柵條(25，41)，其中所述第一柵條(25，41)基本上延伸為圍繞中心轂盤的圓的偽漸開線。
2.根據權利要求1所述的柵極，其特徵在於所述第一柵條(25，41)圍繞中心轂盤(9)被均勻間隔。
3.根據前述任一權利要求所述的柵極，其特徵在於該柵極包括固定到中心轂盤(9)上的第一柵條(41)的第一環(43，53)；基本上與中心轂盤(9)同心並且固定到第一柵條(41)的第一環(43，53)之周緣的第二柵條(42，45；56)；以及從第二柵條(42，45；56)延伸的第一柵條(41)的第二環(44，54)。
4.根據權利要求3所述的柵極，其特徵在於第一柵條(41)的第一環(53)取向為圍繞中心轂盤(9)的第一旋轉方向(51)，以及第一柵條(41)的第二環(52)取向為圍繞中心轂盤(9)的第二旋轉方向(52)，第二旋轉方向(52)與第一旋轉方向(51)相反。
5.根據權利要求3或4所述的柵極，其特徵在於每個第一柵條(41)的第一端、最接近中心轂盤(9)的一端基本上垂直於與第一柵條(41)連接的組件(9，42，45，56)，所述組件是中心轂盤(9)或第二柵條(42，45；56)。
6.根據前述任一權利要求所述的柵極，其特徵在於該彎曲表面是球面。
全文摘要
本發明涉及一種電子管的控制柵極。該柵極具有若干個第一柵條(25，41)，它們被均勻間隔在彎曲表面上，並基本上延伸為圍繞中心轂盤(9)的圓漸開線。
文檔編號H01J37/065GK1542889SQ200410043028
公開日2004年11月3日 申請日期2004年4月2日 優先權日2003年4月4日
發明者安德烈·加比奧德, 米歇爾·朗格盧瓦, 朗格盧瓦, 安德烈 加比奧德 申請人:塔萊斯公司