专利名称：具有改进性能的用于轴向束电子管的栅格的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种栅格型轴向束电子管领域，尤其涉及一种具有感应输出，简称为IOT(代表感应输出管，Inductive Output Tube)的电子管。更具体讲，同这些管中的栅格相关。
一个IOT包括一个电子枪，该电子枪发射径向轴方向的电子束，此电子束穿过与它进行相互作用的共振腔，直到被与共振腔邻接的采集器接收。
在这些管中，电子枪具有一个阴极，一个加热器，一个控制栅格和一个阳极。阴极通常具有一个凹型发射零件，栅格位于阴极和阳极之间。
栅格用来调节电子的发射，以便它们一从阴极发射出来就被分成包。得到调节的电子束穿过单一腔，并从中获得电磁能。这些管具有效率和高增益。
图1高度简要的描述了一个IOT类型管使用的已知电子枪。图中1为热发射阴极。它是固体的，具有凹形发射面2。使用传导或辐射进行加热的加热器3，位置在阴极1的发射面的对面。控制栅格为4，正对着阴极1的发射面2。它离发射面很近，它们之间的间隙是几个十分之一毫米的量级。
还有一个阳极5，它具有一个中间开孔6。
电子成为一束(没有显示)，方向沿XX’轴。这一电子束中，电子一穿过中间孔6，就被分成包。过了中间孔6，它们进入到管体中(显示为虚线)，从共振腔直到采集器。
栅格4具有一个中间区域有条形的开孔零件7和一个外围固体零件8，装配体的形状为基本上是平面或稍稍内凹的盘型，以便同阴极1的发射平面2一致。栅格4很精致，其条形很细。栅格4要同栅格连接件10连接起来。该连接件位于电子枪的底部，在栅格4的相对一侧，同加热器3一样。栅格4通过连接件10接收电子调节信号。这种连接通过一端固定在栅格4的固体零件8上，另一端固定在栅格连接件10上的可导电支撑9来获得。这个支撑9由几个近似筒形的件组成，其中一个筒形件91包围着栅格4。
同样，在电子枪底部周围，不仅有栅格连接件10，还有阴极连接件、加热器连接件和阳极连接件。这些连接件未表示。它们通过不导电的垫片互相分离。这些连接件10离阴极1和加热器3较远，因此不暴露于高温中。
栅格4的支撑9位置靠近阴极，并包围阴极。它一般由金属制成，因为它要传递调节信号给栅格4，需要有导电性。
在以前的方法中，由于热电性的原因，栅格4由热溶性石墨制成，该材料以沉积平面上膨胀系数极小而闻名。
栅格4承受着很高的热、电的压力，但是为了完成它的角色并有效地调节电子束，它必须能够在这样的条件下不发生变形。
在电子管的操作过程中，栅格和阴极之间的间隙必须保持几乎不变，这是保证调节效果和信号稳定的重要因素。
栅格4温度的升高，一方面是因为它离热发射阴极1很近，另一方面是因为它不可避免地受到发射电子的撞击。
电子管在使用时，栅格4和支撑9之间就会产生膨胀差，因为它们的热膨胀系数不同。栅格一般由热溶性石墨制成，支撑9由金属制成。
膨胀差会在栅格上产生压力，这样栅格如果是很紧地固定在支撑9上，就会引起开孔区域7的变形；或者造成栅格4同阴极1的接触；或者至少会改变对电子束的调节。
有人建议，如图1所示，在具有导电性的弹性连接11的帮助下把栅格4以弹性方式安装在支撑9上。该连接件吸收膨胀中的膨胀差。产生膨胀时，栅格4和支撑9之间可以进行相对滑动，从而避免栅格4承受过高的机械压力。但是，这样就很难保证阴极和栅格的同心性。这就存在着栅格和阴极之间的间隙发生变化的危险性。这种结构的另一个缺点是它的制造成本较高。弹性连接11必须在栅格4和支撑9之间进行分隔，又不能因此打断二者之间电流的连续性。安装这个连接件需要有很高的技巧，并需要由几块组合而成的复杂的支撑9。
本发明试图减轻这些缺点，并为此提供了一种具有改进性能的轴向束电子管用的栅格，它的制造可以非常容易。其结果为得到了一种便宜的电子枪，这种电子枪在操作时，能够不受不同电极温度稳定时间的影响，维持准确定义的阴极和栅格间的距离。它使同金属栅格支撑的分离成为可能。
更具体的说，为了达到这一点，根据本发明制造的栅格为铃形，并由单一材料制成。这种铃在它的顶部有开孔零件，这零件大致垂直于电子束的轴线。
由于其热、电和机械特性要适合于这种应用，栅格最好由热固性石墨制成。栅格最好制成一个整体。
为了提高在开孔零件的周边穿过栅格的电子的聚焦性，铃(bell)的顶部可以被配置为筒形，将开口零件置于筒的底部，并使用圆柱形管壁包围开孔零件。这种圆柱形管壁通过环形零件同套筒相连，并通过它同套筒分离开来。
该栅格要在铃的底部同栅格连接件固定。
该栅格连接件可以包含一个轴套以装配栅格。
栅格和栅格连接件间的固定可以通过焊接或螺钉等方式获得。为了更进一步提高栅格的性能，在栅格的底部大致沿电子束的方向提供一系列槽是有好处的。这些槽可以对发生在栅格和栅格连接件之间的膨胀差进行弹性补偿。
本发明也同使用这种栅格的轴向束电子管有关。
本发明更多的特征和优点可以通过阅读下面对栅格例子的描述获得，
了这些，其内容可概括为图1(已经描述)，一种轴向束电子管，其电子枪使用已知栅格；图2，根据本发明制造的轴向束电子管，其电子枪使用根据本发明制造的栅格；图3a，根据本发明制造的具有一系列槽的栅格的侧视图；图3b，3c，槽的不同的可选形式。
图4，根据本发明制造，使用顶部有园筒的栅格的轴向束电子管。
为了清楚起见，这些图中的比例并不完全正确。
图2简要表示了根据本发明制造的栅格20，装配在具有沿XX’轴轴向的轴向束50的电子管上。该电子管假定为感应输出管(IOT)。图中电子枪只显示了一部分，其它部分由虚线简要表示。栅格20具有铃22的形状，并由单一材料制成。
该铃22具有顶部21，并由大致圆柱形的套筒延伸到底部27。
栅格20的开孔零件23，大致垂直于电子束的XX’轴，位于铃的顶部21上。该开孔零件23之所以要这样放置，是因为在安装到电子管的电子枪上时要能够正对阴极40的有源面41。开孔零件23同阴极40的有源零件41的表面一致，为此它可以是凹形，例如近似球形的盘子的形状。
其它配置也是可能的，如图3a中显示的平面型开孔零件23。
栅格20从铃的顶部21到它的底部27由同一种材料制成。这个特征是为了解决原有方法中由于不同的膨胀系数引起的变形问题。使用这样由同一种材料制成的铃形结构，就不必在靠近阴极40处开孔零件23和栅格连接件24之间提供金属支撑。
铃22的底部27固定在栅格连接件24上，该件24为栅格20提供电调节信号。
栅格连接件24离阴极40较远，位置靠近阴极连接件42。在连接件区域内，温度不会同面对阴极的有源表面41的开孔零件23区域一样高。栅格20和栅格连接件24之间膨胀系数差引起的破坏效应在开孔零件23上表现不会很明显。
可导电的栅格连接件24可以包含一个轴套25，沿轴套25的四周安装铃22的底部27。栅格20可以使用穿过轴套25和铃22的套筒的螺钉26固定在轴套25上。为此，提供了铃22的套筒上的孔28和套筒25上的内螺纹，以便接受螺钉26。
图3a表示了根据本发明制造的栅格20的透视图，铃22的套筒上具有孔28。为了清楚起见，开孔零件23采用剖面线的形式画出。该结构没有限制。
另一种类型的固定可以包含一个在铃22的底部27和栅格连接件34之间的焊接连接。
为了更进一步减少栅格20和栅格连接件24之间膨胀系数差引起的破坏效应，可以沿铃的底部27的周向提供一系列纵槽30，这些槽为加热时不可避免地发生变型的区域提供了一定程度的灵活性。这些槽30为膨胀差别提供了弹性补偿，减少了栅格中的机械压力。
这些槽30，不能延伸到铃22的套筒的下边界，而是在距下边界较短距离处停住，以便在铃22的底部和槽的端部之间给出空间31。
安装之后，铃的底部由槽的宽度分隔为一定数量的条。这些槽30不会减弱同栅格连接件24的电连接。空间31在安装到套筒25上之前保证了铃的底部27的刚性，但是紧固之后，它可能会碎。孔28分布在槽30之间，如图中所示。
槽30可以具有固定的宽度，但它也可以具有上部30．1和下部30．2，两部分具有不同的宽度，而连接在一起。
图3a，3b，3c表示了槽30的几种配置。在图3a中，槽30具有固定宽度。在图3b中，上部30．1比下部30．2宽，而在图3c中正好相反。
这些槽30和孔28可以由任意已知的方式产生，例如锯、磨等。
栅格20最好由热固性石墨制成，因为该材料的热、机械和电性能非常适合于这种应用。生产整体型热固石墨栅格的技术已被很好的掌握。当然，也可以使用其它材料。
栅格连接件24可以由导电、导热的材料制成，一般为铜、钼、铁镍钴合金或其它。
如果轴套25没有环形的阳极连接件24的其它部分作为一体进行制造，也可以使用相同的材料制造。
出现在栅格连接件24的任意一边和阴极连接件42的任意一边的是绝缘分离件43，它被用作连接件同讨论中的不同电极之间的电流绝缘和机械保持。
一些从开孔零件23的周边穿过栅格20的电子存在着偏离而不是汇聚在XX’轴的危险性。它们会撞击阳极，而降低电子管的性能。这种现象是不希望出现的。
为了避免这一缺陷，将电子更好的聚焦在XX’轴上，可以将铃22的顶部21配置为筒状，以便开口零件23位于筒的底部。它的周边由大致圆柱形的管壁51包围，该管壁51通过环形零件52固定在铃22的套筒53上。图4使用剖面图的形式说明了这一可选形式。栅格的壁从底部27开始在套筒53的区域内沿XX’轴上升，在环形零件52的区域内转向XX’轴，然后在管壁51的区域内进入铃，在大致垂直XX’轴的开孔零件23处结束。套筒53，环形零件52和凹腔管壁51具有大致相等的厚度。管壁51的长度进行调整以获得聚焦行为。管壁51和套筒53由环形零件52分离。对于环形零件呈凹形的管壁51显示为大致垂直。套筒53和管壁51是两个近似同心安装的圆筒，一个在另一个里，管壁51在套筒53里面。
这个大致圆柱形的管壁51作为韦内；它将由开孔零件周边穿过栅格的电子推回XX’轴一因此产生了附加的聚焦效应。这种配置的热固型石墨栅格的加工不存在困难。
权利要求
1．具有轴向束(50)的电子管使用的栅格，具有开孔部分(23)，电子束(50)中的电子将穿过该部分，该开孔部分(23)位置大致垂直于电子束的轴，栅格为铃形，由单一材料制成，具有顶部(21)和套筒(53)，开孔部分(23)位于铃的顶部，其特征在于开孔部分(23)位于由凹型管壁(51)围成的筒的底部，该管壁连接开孔零件的周边，以便从周边穿过开孔部分的电子能够聚焦到轴上，管壁(51)通过环形部分(52)固定到套筒上。
2．根据权利要求1描述的栅格，特征为它是由热固性石墨制造。
3．根据权利要求1，2中的任何一条描述的栅格，特征为它作为一个整体进行制造。
4．根据权利要求1-3中的一条描述的栅格，特征为开孔部分(23)为凹型的。
5．根据权利要求1，4中的任何一条描述的栅格，特征为套筒(53)和管壁(51)大致同心，管壁(51)位于套筒(53)内部。
6．根据权利要求1-5中的一条描述的栅格，特征为铃(22)要被固定到它的底部(27)的可导电栅格连接件(24)上。
7．根据权利要求6描述的栅格，特征为它的底部(27)能被安装到栅格连接件(24)的轴套(25)上。
8．根据权利要求6，7中的任意一条描述的栅格，特征为它可以被用螺钉固定到栅格连接件(24)上。
9．根据权利要求6，7中的一条描述的栅格，特征为它可以被焊接到栅格连接件(24)上。
10．根据权利要求6-9中的一条描述的栅格，特征为铃(22)在它的底部(27)有一系列大致沿电子束轴方向的槽(30)，以便能够对出现在栅格和栅格连接件(24)之间的膨胀差进行弹性补偿。
11．根据权利要求10描述的栅格，特征为槽(30)的下端在离底部(27)的边缘不远处停止，以便在槽(30)的末端和底部(27)的边缘之间形成空间(31)。
12．根据权利要求10，11中的任意一条描述的栅格，特征为槽具有上部(30．1)和下部(30．2)，连在一起的这两部分(30．1，30．2)具有不同的宽度。
13．根据权利要求10，11中的任意一条描述的栅格，特征为槽(30)具有固定的宽度。
14．具有轴向束(50)的电子管，特征为它包括一个根据前面权利要求中的一条描述的栅格(20)。
全文摘要
本发明涉及用于具有轴向束(50)的电子管的栅格,它包括一个开孔部件(23),电子束(50)中的电子将穿过它,该栅格具有铃(22)的形状,由单一材料制造,开孔部件(23)位于铃(21)的顶部,但位于圆筒的底部,以便从它的周边穿过栅格的电子聚焦到轴上,本发明特别适用于IOT型的电子管。
文档编号H01J23/02GK1290398SQ9980277
公开日2001年4月4日 申请日期1999年2月12日 优先权日1998年2月13日
发明者居伊·克莱尔 申请人:汤姆森管电子技术公司