S波段磁控管阴极预群聚技术机理研究

阴极预群聚技术对磁控管的振荡建立过程具有显著的影响,但其作用机理仍然需要进行深入研究。本文对采用角向均匀分布的圆柱形多发射体阴极进行数值模拟,分析了互作用空间场分布及空间电子的运动规律,揭示了多发射体阴极与实体圆柱体阴极在磁控管的起振过程中存在显著差异。多发射体阴极的静电场角向分量与偏置磁场引入的洛伦兹力增强了初始阴极发射的电子向阳极漂移的能力。多阴极磁控管电子轮辐的外边缘更贴近阳极表面,群聚的电子在角向上具有周期性连续变化的速度分布,使得电子与高频场的能量交互更加充分。引入阴极预群聚技术的五阴极磁控管具有起振时间快、输出功率大、效率高等优点,从空间电场分布规律可知,阴极预群聚技术可降低布里渊半径,减少空间电荷对磁控管输出性能的影响。     

Ka波段冷阴极磁控管启动特性研究

冷阴极磁控管是一种性价比很高的可靠微波源,它具有瞬时启动、寿命长、可靠性高、系统容易实现小型化的优点。选用钯钡合金和难熔金属钽作为冷阴极材料,钽环作为一次发射体,由场致发射提供一次电子,钯钡合金为二次发射体,钯钡合金在一次电子的轰击下产生二次电子,两者提供磁控管阴阳极电流,实现磁控管正常振荡。从理论上详细分析了钽环厚度和钯钡合金温度对冷阴极启动特性的影响,基于理论分析结果,开展不同钽环厚度和阴极温度条件下磁控管工作性能研究,最终选用厚度为0.05 mm 的钽环作为冷阴极一次发射体,阴极工作温度在315~836 益之间,成功研制输出功率20 kW的Ka 波段冷阴极磁控管,冷启动稳定时间小于5 s,工作寿命超过500 h     

冷阴极磁控管中的互作用

前几年,在加利福尼亚大学进行大功率冷阴极磁控管研制过程中(主要由D. H. Sloan及其同事)曾反复出现一个令人注视的结果。人们观察到;在结构形状、阴极材料(二次发射系数)和尺寸完全不同的情况下,若在一个迥旋频率周期内电子行进的距离相当于阴极-阳极间距,那么,起振所需之功率为最小。这种在一般磁控管中早就观察到的现象在此是在无互作用结构下(“光筒”磁控管)观察到。以前早就由(?)和另一些学者暗示过,迴旋波长对阴阳极间距之比在正交场器件中起着重大作用,并当同光壁(或线路)的互作用为最小     

微波炉磁控管故障检测

磁控管是微波炉的重要电子器件, 管内有一个圆筒形阴极,在阴极外面包有一个阳极,在阴极与阳极之间有一个轴向磁场,磁场由外置的永久磁铁提供。磁控管的内电路由灯丝、阴极(直热式、旁热式)、阳极组成。磁控管在工作时,高压电源变压器经倍压整流后,加至磁控管阴极上的直流(峰值) 电压高达-3600V左右,所以发生的故障也较多,常见故障如下:     

采用内磁铁的冷阴极微波磁控管

本专利大体介紹冷阴极磁控管振蕩器和放大器,具体介紹采用改进的磁鉄而大大縮小了体积和減少了重量的磁控管。这类改进的磁控管,用作雷达、雷达干扰、无綫电天文、无綫电通訊用的发射管和噪声发生器,具有独特的优点。大家对圆形正交场冷阴极振蕩器或放大器(后面将称作磁控管)已很熟悉。本专利所說的冷阴极,是指本身工作溫度低于构成阴极的特定材料的热电子发射溫度。因此,若阴极电极是优良的电子发射体,那么基本发射的机理     

异形化微波炉用磁控管的研究

微波炉用磁控管作为微波炉中最重要的器件之一,正在朝小型化、扁平化的方向发展,具有广阔的市场前景和巨大的经济效益。针对磁控管扁平化的需求,本文设计了一种十六腔的异形化微波炉用磁控管,阳极筒沿x轴方向长度为48.5 mm、沿y轴方向宽度为40 mm,阴极沿x轴方向长度12.5 mm、沿y轴方向宽度为4 mm,利用CST仿真软件对异形化磁控管进行建模和仿真分析,该磁控管在工作电压为4300 V、磁通密度为0.17 T的条件下,阳极电流为1.31 A,在2.466 GHz输出了4141 W的峰值输出功率,效率约为73.5%。结果显示对磁控管管芯进行异形化设计后,可以增大阴极发射表面积,在阴极发射能力与圆柱形微波炉磁控管保持一样的情况下,提高了阳极电流和输出功率,占空比为50%时的平均输出功率约为2070 W,输出效率与现有圆柱形微波炉用磁控管的基本一致。     

关于W-Y_2O_3长寿命金属陶瓷阴极的表层微观分析

本文着重介绍利用一些近代分析仪器和表层及表面分析方法,较为系统地研究了WY_2O_3金属陶瓷阴极经1400℃、500小时蒸发实验及其在磁控管内工作500小时以后,阴极表层及表面发射体Y_2O_3的变化。同时相应地测量了该阴极的二次发射系数。结果表明,该阴极可以用于大功率磁控管且能在较长时间内稳定地工作。同时,本文对用分析结果指导该阴极的烧结工艺和制造工艺也作了介绍。     

磁控管中的空间电荷效应研究

对磁控管中由于外加磁场存在而导致的空间电荷效应进行了研究.通过求解正交场中的粒子运动方程,给出了阴极表面电位分布与外加磁场和阴极发射电流的关系,并指出磁控管中合适的发射电流是其最佳工作的前提.通过全电磁粒子仿真和实验测试证实了该效应对磁控管工作性能的影响,为高效率低噪声磁控管的研究提供了新思路.     

Ka波段磁控管冷阴极技术研究

冷阴极技术是磁控管发展的重要方向,冷阴极磁控管具有稳定性好、可靠性高、瞬间启动的特点。通过三种类型阴极磁控管冷启动特性对比分析,最终选择合金阴极作为冷阴极磁控管的发射体。采用合金阴极研制的磁控管,可以可靠地实现冷启动,起振稳定时间小于5 s,脉冲宽度、输出功率等电参数指标与传统热阴极一致。     

C波段连续波磁控管设计

本文介绍了一种C波段连续波磁控管的设计仿真,首先进行了谐振腔参数设计,通过CST仿真软件进行本征模分析,建立了高频结构模型模拟动态PIC仿真,再通过对比磁控管预起振时阳极电流的不同状态,反向分析阴极的不同发射条件对磁控管起振的影响。最后完成对磁控管制管测试工作,得到工作电压6.3 kV,工作频率5.8 GHz,输出功率1 kW,阳极电流0.3 A及效率52.9%的C波段连续波磁控管。     

脉冲磁控管的阴极问题

在脉冲磁控管中,阳极电流可以用两个不同的公式表示。一是属于具体管型的,包含电磁参数和管的几何尺寸,它描述阳极如何从切向迴旋的电子云中提取电子。另一个只与阴极的热发射、回轰系数和次级发射系数有关,它描述阴极向迴旋电子云供应电子的一般方式。二者有紧密的联系,但又是不同的物理过程。我们将这两个公式和互作用空间中的电子云运动结合起来,便能更好地了解磁控管的工作机制。 为了使磁控管能稳定工作,就要使预振电压低于门槛电压,并且使空间电荷振荡的模式与谐振腔上高频振荡的模同步。在起振之后,阳极电流应近似地由次级发射供应,而回轰电流则近似地由热发射供应。此条件能保证得到较好的工作状态。     

电容铝箔成分的控制

本文根据铝电解电容器阴阳极片的工作特点,论述了阳极箔的纯度要求,阳极箔杂质和微量元素的种类、浓度、存在状态、分布对电容器性能、寿命、精度的影响,以及阴极箔的纯度和合金元素的控制。     

新钨粉阴极的研制及应用

本文简要论述了新钨粉(即由蓝色氧化钨粉末经氢气还原所得钨粉)的特点,以及用此粉研制阴极的新工艺方法。新钨粉阴极具有性能稳定、发射电流密度大、电子发射均匀性好、抗中毒能力强、蒸发小、寿命长等特点。此阴极已在2厘米、3厘米、4厘米捷变频磁控管中和一部分同轴磁控管中应用,均取得可喜成绩。如在3厘米捷变频磁控管中工作2150小时后其电参数仍较好,预计工作寿命可达3000小时以上。     

W-Y2O3高温阴极的次级发射及应用研究

针对在医用磁控管中所使用的一种W-Y2O3高温阴极进行了研究。研究结果表明:阴极具有良好的次级发射性能,在阴极低温状态(约600℃)下最大次级发射系数δmax为2.45,满足器件对次级发射阴极的要求。另外,在实际应用方面的研究表明,阴极在某型号医用磁控管中的工作温度在1400～1500℃左右,电流密度达到7.4A/cm2,输出功率超过4MW。上述研究表明,此阴极是一种有效的次级发射源。     

一种低温大电流密度的热阴极

中国科学院电子学研究所已经研制出了一种浸渍钪酸盐钡钨阴极。中国科学院已于1982年7月通过了对该项成果的鉴定。该阴极的突出优点是工作温度范围宽,在较低工作温度下,具有小的蒸发;制造工艺简单,容易掌握。其性能已达国际先进水平,并已在国产回旋管、磁控管、速调管及行波管等十几种器件中获得应用,效果良好。 该阴极的主要性能为:(1)热发射脉冲宽定为100μs;重复频率100Hz下的拐点发射电流密度j拐在阴极温度达800℃时为10A/Cm~2,850℃,900℃时为30A/cm~2(15只钼阳极管的平均值);直流3/2次方曲线     

楔型发射体真空微电子三级管的计算机模拟

本文利用广泛使用的ＰＩＣ粒子模拟软件ＭＡＧＩＣ模拟了楔型场致发射真空微电子三极管的一个单元的特性，该单元由一个楔型场致发射体，栅极和阳极组成。研究了栅极电压，阳极电压和发射体顶点半径等对发射电流的影响。给出了一个典型的楔型场致发射真空微电子三极管，当其阳极电压为５００Ｖ，阳极与阴极相距４μｍ时的电子轨迹图。模拟结果表明场致发射的栅极开启电压为２５０Ｖ。并得到了三极管高频工作时动力学特性。     

楔型发射体真空微电子三极管的计算机模拟

本文利用广泛使用的ＰＩＣ（ｐａｒｔｉｃｌｅ－ｉｎ－ｃｅｌｌ）粒子模拟软件ＭＡＧＩＣ模拟了楔型场致发射真空微电子三极管的一个单元的特性。该单元由一个模型场致发射体、栅极和阳极组成。研究了栅极电压、阳极电压和发射体顶点半径等对发射电流的影响。给出了一个典型的楔型场致发射真空微电子三极管，当其阳极电压为５００Ｖ，阳极与阴极相距４μｍ时的电子轨迹图。模拟结果表明场致发射的阳极开启电压为２５０Ｖ。并得到了三极管高频工作时动力学特性。     

基于磁控管的S波段大功率窄带随机信号源研究

磁控管具有功率大,效率高,体积小,成本低等特点,且输出频谱也与其阳极电压和阴极电流密切相关,据此特性研制了基于磁控管的S波段大功率窄带随机信号源。通过实验探究不同阴极电流和阳极电压下磁控管的输出频谱,并利用微控芯片控制磁控管的阴极电流和阳极电压产生随机变化,实现了大功率窄带随机信号的产生。结果表明,窄带随机信号的中心频率为2.46 GHz,平均输出功率达到1.4 kW,直流到微波的转换效率超过70%。本文研制的大功率窄带随机信号源在通信干扰与抗干扰等领域有潜在的应用价值。     

碳纳米管冷阴极电子枪的电子光学设计

基于皮尔斯电子枪设计理论,提出了一种碳纳米管场致发射阴极电子枪的电子光学设计方案。电子枪阴极半径为0.5 mm,保持阴阳极电压不变,动态调整栅极电压,并利用计算机技术仿真软件（CST）对其进行仿真优化研究;结果表明,栅极最佳电压值为-14 kV,对应阴极发射电流为15.08 mA,阳极处电子束半径约为0.1 mm。研究为碳纳米管冷阴极栅极结构的设计提供了一种新的思路。     

东芝大型高画质显像管

前言彩色显像管如图1所示,是由高压帽通过内部导电膜给电子枪阳极加入25～32kV的高压。在阳极和聚焦电极之间仅1mm 间隔形成产生17～23kV 电位差的电子透镜。由阴极发射的热电子,经过主透镜聚焦,焦点在荧屏上使荧光粉发光,在偏转线圈电流的作用下进行扫描。