Вирішено задачу створення імпульсного джерела живлення розряду, сумісного з технологічними плазмовими пристроями магнетронного типу, що мають незбалансовану магнітну систему. Мета роботи - розроблення схеми модуляції розрядного струму магнетрона, що заснована на недорогих, доступних електронних компонентах. Розглянуто можливості реалізації комплексної технології поверхневої обробки, що базуються на використанні імпульсного потоку енергетичної газометалевої плазми, що генерується аномальним тліючим розрядом із замкнутим дрейфом електронів. Досліджено застосовність двох схем модуляції розрядної напруги на основі індукційно-ємнісного накопичувача енергії. Вибрано резонансну схему модуляції іонного струму з подвоєнням зарядної напруги, що забезпечує отримання розрядних імпульсів тривалістю до 10 мс потужністю до 20 - 30 кВт з частотою проходження імпульсів до 100 Гц. Для комутації розрядної напруги використано тиристори типу Т161-160-16. Відпрацювання параметрів схем модуляції, що досліджують, проводилось спільно з макетом інтегрованого магнетронного плазмового пристрою, що включає планарний і циліндричний магнетронні розпилювачі незбалансованого і збалансованого типу відповідно. Визначено діапазон робочих параметрів джерела розрядної напруги потужнострумового імпульсного магнетронного розряду. Досліджено параметри плазми в області обробки поверхні. Визначено частку металевих іонів в плазмі, що генерується. Отримано зразки покриттів з характеристиками, що перевищують характеристики покриття, отримані в режимі стаціонарного магнетронного розряду. Досліджений плазмовий технологічний пристрій забезпечує виконання всіх технологічних переходів іонно-плазмової обробки в єдиному вакуумному циклі. Зроблено висновок про те, що розроблена схема імпульсного розрядного джерела задовольняє вимогам технології формування функціональних наноструктурних покриттів з металевих матеріалів і придатна для проведення високоінтенсивної низькоенергетичної іонної імплантації іонів азоту.

Магнетроны на пространственных гармониках с холодным вторично-эмиссионным катодом являются эффективными источниками излучения высокой мощности в миллиметровом диапазоне длин волн. Описан прогресс в конструкции, моделировании и изготовлении таких магнетронов. Для иллюстрации этих достижений описаны низковольтные, суб-ТГц магнетроны и магнетроны с анодом из метаматериалов. Также рассмотрен вопрос о строке службы магнетронов с холодным вторично-эмиссионным катодом. Описаны основные проблемы, связанные с использованием вспомогательного катода в таких приборах, и обсуждаются альтернативные решения. Проанализирован потенциал для дальнейшего улучшения характеристик магнетронов на пространственных гармониках.

Рассмотрены основные направления совершенствования импульсных магнетронов миллиметрового диапазона волн. Приведены основные характеристики приборов производимых различными предприятиями. Статья предназначена для широкого круга научных работников и инженеров, использующих магнетроны миллиметрового диапазона в своих исследованиях и разработках.

Індекс рубрикатора НБУВ: З848.43

Рубрики:

Магнетронні радіопередавачі

Шифр НБУВ: Ж69398 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто питання покращення вихідних параметрів генераторних систем зі схрещеними полями магнетронів міліметрового діапазону довжин хвиль (ММДХ), підвищення показників надійності, довговічності та покращення параметрів електродинамічних характеристик коливальних систем. Проведено аналіз роботи гетерогенних систем зі схрещеними статичними полями, розподіленою емісією та встрілом пучка шляхом моделювання процесів електронно-хвильової взаємодії в таких системах з метою вдосконалення конструкції та покращення характеристик магнетронів ММДХ. Доопрацьовано та адаптовано існуючу математичну модель магнетрону з катодом в просторі взаємодії для розрахунків магнетронів ММДХ з холодним вторинно-емісійним катодом та бічним встрілюванням первинних електронів. Визначено вплив геометричних параметрів первинно-емісійного катоду на ефективність використання його емісійної здатності та роботу магнетронів ММДХ. Встановлено характер впливу температурних параметрів і типів уповільнювальної системи приладів на дисперсійні характеристики, надано рекомендації шодо пошуку шляхів підвищення к.к.д. приладів ММДХ. Досліджено вплив геометричних параметрів сповільнюючої системи на частоти генерації на основній π/2 та сусідніх модах, та на розділення основної та сусідньої мод. Одержані результати в комплексі використано для проектування нових і вдосконалення існуючих ММДХ.

В настоящее время отсутствуют методики прогнозирования долговечности катода и его работоспособности при пониженной температуре окружающей среды, а вывод об удовлетворении требованиям технических условий (ТУ) по этим параметрам оценивается только по результатам натурных испытаний контрольной партии. В научной литературе не существует единой точки зрения на способы определения эмиссионной способности материала катода для приборов со скрещенными полями. В связи с этим имеются значительные трудности обоснования выбора параметров катода для каждого конкретного прибора. Выполнено исследование различных партий материала Pd - Ba, применяемого в катодах серийных магнетронов. Проверено условие перехода автоэмиссии во взрывную путем оценки работоспособности магнетрона при скважности, существенно превышающей требования ТУ. По результатам исследования сделан вывод о существовании корелляции между долговечностью магнетрона и его работоспособностью при пониженной температуре. В качестве критерия предлагается превышающая максимальное эксплуатационное значение и определяемая экспериментально величина скважности, при которой в нормальных климатических условиях реализуется выход на рабочий режим при первом включении магнетрона. Полученная методика позволяет осуществлять 100 % прогнозирование выполнения требований ТУ по долговечности. Она адекватна методике проверки на холодоустойчивость, но при нормальных климатических условиях.

Приведены результаты разработки планарной магнетронно-инжекторной пушки и экспериментального макета для исследования параметров формируемых ленточных поливинтовых электронных пучков. Исследованы температурные режимы работы эмиттера планарной МИП. Получены отпечатки на смотровом окне сформированного ленточного ВЭП. Измерены зависимости разбросов компонент скоростей электронов в пучке и величины питч-фактора от ускоряющего напряжения. Проведено сравнение экспериментально полученных результатов с результатами компьютерного моделирования. Показана возможность формирования ленточного ВЭП с величиной питч-фактора больше единицы при сохранении разбросов компонент скоростей электронов в пределах 15 %.

Індекс рубрикатора НБУВ: З848.43

Рубрики:

Магнетронні радіопередавачі

Шифр НБУВ: Ж69398 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Как показала практика разработки магнетронов коротковолновой части миллиметрового (мм) диапазона длин волн, наиболее успешным оказался режим взаимодействия электронного потока с низшей пространственной гармоникой вырожденного вида колебаний. Для устранения ряда недостатков этого режима в производстве применяют управляющие неоднородности в резонаторной системе магнетрона. Эти неоднородности устраняют внутридублетную конкуренцию на рабочем виде колебаний и конкуренцию с дублетными составляющими высоковольтного вида - конкурента. Приведенные в литературе методы расчета неоднородных резонаторных систем обладают ограничениями, не позволяющими проводить необходимый для разработки магнетронов анализ влияния управляющих неоднородностей на структуру высокочастотного (ВЧ) поля замедляющей системы. Предложен новый метод расчета, изложенный на основе теории поля и позволяющий проводить поиск всех собственных частот и соответствующих распределений ВЧ-поля в замедляющей системе магнетрона с управляющими неоднородностями. Приведен пример расчета распределения ВЧ-поля и спектр пространственных гармоник замедляющей системы магнетрона 2-мм диапазона длин волн с управляющими неоднородностями. Проведено сравнение различных комбинаций расположения управляющих неоднородностей. Получена новая методика, необходимая для расчета неоднородных резонаторных систем магнетронов в коротковолновой части мм диапазона длин волн.

Індекс рубрикатора НБУВ: З848.43

Рубрики:

Магнетронні радіопередавачі

Шифр НБУВ: Ж69398 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Магнетрон - широко применяемый в радиолокации задающий генератор СВЧ-излучения. Снижение рабочей длины волны локатора необходимо для увеличения его разрешающей способности и (или) уменьшения габаритов антенны. При продвижении в коротковолновую часть миллиметрового диапазона длин волн растет относительная погрешность изготовления резонаторной системы магнетрона. Технологические погрешности изготовления искажают структуру ВЧ-поля рабочей дублетной составляющей. Это приводит к росту брака магнетронов по кпд. Предложен способ косвенной оценки "разрушения" спектра пространственных гармоник ВЧ-поля замедляющей системы магнетрона, позволяющий в процессе производства своевременно обнаруживать признаки возникновения дефектов колебательной системы магнетрона, приводящих к образованию скрытого брака по кпд. Предложеная методика контроля реализуется с помощью стандартной, используемой при изготовлении любого магнетрона, аппаратуры контроля параметров колебательной системы на низком уровне мощности, легко вписывается в типовой технологический процесс. Проведение ряда начальных экспериментов позволит получить необходимые для использования описанной методики данные. В результате будет уменьшен брак готовых магнетронов.

Виявлено фізичні особливості електронно-хвильової взаємодії в схрещених полях поблизу параболи критичних режимів. Досліджено високо- і низькоорбітний режими електронної хмари. Розглянуто процеси в "некласичних" магнетронах міліметрового діапазону. Запропоновано аналітичну модель електронно-хвильової взаємодії в приладах М-типу в дрейфово-орбітальних режимах - загальну як для високо-, так і для низькоорбітного випадків. Уперше одержано умову ефективного електронно-хвильового резонансу та формулу робочого потенціалу для високоорбітного електронного потоку. Одержано вирази для граничних потенціалів, що обмежують робочі режими областю поблизу критичної (Халлівської) параболи. Виведено загальну умову електронно-хвильового синхронізму за умов дрейфово-орбітальних резонансів. Розроблено експериментальні зразки магнетронів міліметрового діапазону з холодним вторинно-емісійним катодом для ближньої радіолокації. Підтверджено правильність обраної фізичної моделі й аналітичних розрахунків.

Выполнена оптимизация магнитной системы магнетрона на пространственной гармонике с холодным катодом для уменьшения массы прибора. Проведен анализ влияния размеров магнитопровода, формы полюсных наконечников и размера магнитов на вес магнитной системы. Приведен алгоритм оптимизации размеров магнитов для получения минимального веса при максимальном значении магнитной индукции поля.

Виконано оптимізацію магнітної системи магнетрона на просторовій гармоніці з холодним катодом для зменшення маси приладу. Проведено аналіз впливу розмірів магнітопроводу, форми полюсних наконечників та розміру магнітів на вагу магнітної системи. Наведено алгоритм оптимізації розмірів магнітів для одержання мінімальної ваги за максимального значення магнітної індукції поля.

Optimization of magnetic system of spatial-harmonic cold-cathode magnetron to decrease device mass is performed. Analysis of influence of magnetic conductor size, form of pole pieces and magnet size on magnetic system weight is carried out. Algorithm of optimization of magnet size to obtain minimal weight for maximum magnetic induction field is provided.

Визначено фактори, які впливають на режими генерації ЕВП зі схрещеними полями, що знаходять широке застосування в промисловості, зв'язку, медицині та побуті. Такі прилади зазвичай складаються з таких блоків: блок живлення, анодна система, катодна система, магнітна система. Крім цих систем, на роботу магнетрона впливає ще й технологія обробки виробу. Для визначення факторів оцінки якості приладів зі схрещеними полями розглянуто кожен блок та процес. Визначено 29 факторів оцінки якості таких приладів. Всі перелічені фактори можна вважати за окремі показники якості магнетрону. В подальшому буде розглядатися вплив цих показників якості на вихідний спектр магнетрону.

Досліджено різні способи холодного запуску магнетрона на просторовій гармоніці з холодним вторинно-емісійним катодом. Визначено вплив коефіціенту вторинної емісії холодного катоду на вихідні характеристики магнетрона. Запропоновано різні конструкції термоемісійної системи, що дозволяють використовувати режим обмеження струму допоміжного термокатоду просторовим зарядом для зменшення впливу його температури на характеристики магнетрона та на термін служби приладу. Розроблено математичну модель для аналізу роботи таких термостійких систем. Досліджено холодний запуск магнетрона за допомогою модуляції анодної напруги та з використанням зовнішнього НВЧ-сигналу. З'ясовано механізми впливу параметрів зовнішнього сигналу та модуляції анодної напруги на холодний запуск магнетрона. Досліджено роль початкового просторового заряду у холодному запуску магнетрона та вивчено один з можливих механізмів його утворення за рахунок іонізації.

Изложены результаты изучения длительной работы магнетронов на частоту 95 ГГц с вторично-эмиссионными катодами различных типов. Показано, что несмотря на большое влияние режима работы магнетрона на вторично-эмиссионные свойства катода, длительную (тысячи часов) работоспособность магнетрона можно обеспечить не только платиновыми, но и другими типами катодов.

Проведено теоретическое исследование влияния температуры вспомогательного бокового термокатода на эмитируемый им ток в магнетронах с холодным вторично-эмиссионным катодом. Исследованы различные способы обеспечения режима ограничения тока эмиссии вспомогательного термокатода полем пространственного заряда с целью устранения температурной зависимости выходных характеристик магнетрона. Предложена новая конструкция бокового катода, которая должна обеспечить большую температурную стабильность по сравнению с используемой при производстве магнетронов при приемлемой рабочей температуре вспомогательного катода.

Індекс рубрикатора НБУВ: З848.43-04

Рубрики:

Магнетронні радіопередавачі

Шифр НБУВ: Ж24835 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проведен анализ причин ограничения области существования по магнитному полю дублетных видов колебаний в периодических равнорезонаторных колебательных системах магнетронов миллиметрового диапазона длин волн. Получены аналитические выражения, которые описывают связь верхней границы области существования рабочего вида колебаний с параметрами колебательной системы и структурой высокочастотного поля в пространстве взаимодействия генераторов. Предложен критерий оценки устойчивого возбуждения рабочего вида колебаний. Критерием является величина отношения амплитуд гармоник конкурирующего и рабочего видов колебаний на радиусе синхронизации рабочего вида.

Рассмотрены возможные физические процессы при образовании объемного заряда в пространстве взаимодействия безнакального магнетрона с основным холодным катодом и вторичноэлектронным эмиттером, запуск которого осуществляют первичными электронами, эмитированными автоэлектронным эмиттером дополнительного катода. Предложена методика оценки возможности достижения режима ограничения тока пространственным зарядом, а также методика оценки условий возникновения режима ограничения тока пространственным зарядом.