專利名稱：集電器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于電子束管的集電器。
背景技術：
線性電子束管用于放大rf信號。它們結合一個電子槍用來產生具有適當功率的電子束。電子槍具有一個加熱到高溫的陰極，使得應用電場產生電子輻射。電場通過在陰極前面一定距離放置一個陽極而產生。通常，陽極具有地電位，而陰極位于一個很大的，比如說數(shù)千伏特的負電位。
在一類叫做感應輸出管(IOT)的線性電子束管中，在陽極前面鄰近的地方放置一個柵極，要放大的rf信號施加在陰極和柵極之間，使得在電子槍區(qū)域產生的電子束是密度調制的。引導密度調制的電子束通過一個rf反應區(qū)，該區(qū)包括一個或者多個共振腔。電子束可以用磁裝置聚焦，以保證它通過該rf區(qū)，并在提取放大的rf信號的輸出部分釋放功率。
在通過輸出部分后，電子束進入集電器，在這里它被收集并散失它的剩余功率。需要散失的功率數(shù)量依賴于線性電子束管的效率，它是在電子槍區(qū)域產生的電子束的功率和在rf區(qū)的輸出連接中提取的rf功率之間的差。
集電器可以包括一個簡單的部件，通常是銅，它在地電位或接近地電位工作。已知通過使用由一些電絕緣的階組成的集電器來改善放大管的總效率，所述階的每一個工作在地和陰極電位之間的一個電位下。在一種放大超高頻的電視信號的大功率調速管的這種典型的安排中，集電器具有5階，在各階之間的電位差是電子束電壓的25％。通過使用一個多階集電器，電子束中的電子在沖擊陰極面之前被減速，從而導致較大的能量恢復。當然，集電器可以具有運行在不同電位的不同的階數(shù)來節(jié)省能量。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，用于一個電子束管的多階集電器包括至少兩個電極階，在它們之間放置一個介電環(huán)，該環(huán)在其每一端面有一個金屬板，分別電連接到各個不同的階上，使得與環(huán)一起用來定義一個高頻分布式旁路電容器。
該環(huán)呈圓形。其內外邊緣之間的徑向距離等于或大于其端面的軸向距離。這與常規(guī)安排相反，常規(guī)安排中在相鄰電極階之間的電氣絕緣由軸向長度比其壁厚顯著大的介電圓柱提供。通過使用本發(fā)明，該環(huán)可以得到大的電容，因為板之間的距離比它們的表面積相比很小。這樣，環(huán)和金屬板的組合能夠實現(xiàn)一個旁路電容器，它的效果在高頻時就像一個低阻抗。進入集電器的電子束由rf電流分量調制，在集電器區(qū)產生rf電壓。這可以導致從集電器內部到集電器外部通過分開集電器階的絕緣體發(fā)生rf泄漏。與常規(guī)構造相比，本發(fā)明的使用允許通過絕緣體的泄漏減小或消除。優(yōu)選使用陶瓷材料的環(huán)，但是其它形式的絕緣體也可以是適宜的。
在一個優(yōu)選的實施例中，至少一個金屬板包括一個金屬化層，它可以使用非常著名的技術放置。然而，金屬板可以代之以用分開制造的部件組成，然后把它們固定到環(huán)的表面。
至少一個金屬板不伸到它所處于的表面的內緣和外緣，這是有利的。這樣，除在位于不同電位的部件之間提供一定路徑長度的環(huán)的軸向厚度以外，在金屬板邊緣和外圍之間還存在距離。因此可能用該絕緣環(huán)得到否則用具有較大軸向長度的絕緣圓柱才可以得到的同樣的電壓延緩。這還提供在軸向更緊湊的集電器。
本發(fā)明可以應用于作為單一元件形成的集電器，絕緣環(huán)放置在集電器和與絕緣環(huán)所固定的管體之間。于是由集電器體、環(huán)和管體定義分布式旁路電容。于是，本發(fā)明的一個另外的方面提供一個電子束管，它包括兩階，其一是集電器，在它們之間有絕緣環(huán)，環(huán)的每一端面上各有一個金屬板，電氣連接到各階上，使得它們與環(huán)一起定義一個高頻旁路電容器。在集電器運行在抑制電壓的地方，這一安排十分有利，能夠給出改善的能量效率。


現(xiàn)在舉例說明實現(xiàn)本發(fā)明的一種方式，圖1表示一個按照本發(fā)明的第一方面的多階集電器；圖1A是圖1的一個放大的部分；以及圖2表示按照本發(fā)明的一個第二方面構造的電子束管的一部分。
具體實施例方式
參考圖1和圖1A，一個多階電子束集電器包括一個第一電極階1，第二電極階2和沿縱向軸X-X安排的一個第三電極階3，使用時電子束沿X-X軸從第一階1的開孔4進入集電器，第一階也用作輸出漂移管。
陶瓷圓形環(huán)置于第一階1和第二階2之間，另一個圓形陶瓷環(huán)6置于階2和3之間。環(huán)5包括一個在一個端面上的金屬化層7。該金屬化層與一個薄的金屬圓柱壁8電接觸，金屬圓柱壁8和第一階等電位，從而有效地形成第一集電器階的一部分。相似地，位于環(huán)5的相對端面上的另一金屬化層9與薄圓柱壁10電接觸，后者形成第二階2的一部分。在第二和第三階2和3之間的環(huán)6也在其相對端面上有金屬化層，它們與這些階電接觸。電極階1、2和3與插入的陶瓷環(huán)5和6一起定義一個真空外殼。連接環(huán)5和6上的金屬化層的薄圓柱壁形成真空密封，并足以靈活地容納在溫度變化期間的任何運動，以便維持真空密封在這些區(qū)域的整體性。
環(huán)5具有軸向伸長a，它比在徑向上內緣11和外緣12之間的距離b顯著短。外環(huán)6具有相似的大小。選擇軸向伸長a足夠大以提供足夠的介電材料以抵抗集電器階1和2之間的電壓。
從圖1A可見，在環(huán)5的端面上的金屬化層7和9不延伸橫過這些面的整個表面。這允許從靠近外圍11的金屬化層9的邊緣到靠近外圍11的金屬化層7的邊緣有較長的路徑長度，以給出希望的電壓延緩。可以看出，在金屬化層7和9和外圍12之間的距離較大，以達到同樣的電壓延緩，因為該區(qū)域位于真空外殼的外部。
在本實施例中，金屬化層7和9連同在它們之間的陶瓷材料的厚度一起用作分布式旁路電容器，以阻止高頻能量從集電器內部泄漏和抵抗內部集電器電壓，同時使集電器的軸向伸長最小。
第二階2包括一個總體是圓柱形的部件13和一個與其電氣和機械連接的第二部件14，它有一個傾斜的表面15，該面在使用中從電子束接收電子。部件13和14一起定義通道16，水通過該通道流過提供冷卻。圍繞第一階1也提供冷卻通道17。集電器由一個處于地電位的外帽18圍繞，并連接到一個離子泵19來維持真空。
在使用時，操作階1、2和3使在不同電位下，在集電極內出現(xiàn)的任何rf能量由用陶瓷環(huán)5和6和相關金屬板形成的分布式旁路電容器阻止離開該區(qū)域。
該集電器可以用于IOT、調速管、行進波管或任何需要集合電子束的其它裝置。
圖2表示本發(fā)明的另一可選方面，其中，集電器20作為單一部件形成。陶瓷圓形環(huán)21位于集電器20和電子束管的主體22之間。陶瓷圓形環(huán)21的結構及其電連接到電子束管的兩個主階20、21類似于圖1A所示。
權利要求
1.一種用于電子束管的多階集電器，其包括至少兩個電極階，帶有一個位于其間的絕緣環(huán)，該環(huán)具有一個金屬板，在其每一端面上電連接各不同的階，使得它們連同環(huán)一起定義一個高頻分布式旁路電容器。
2.根據(jù)權利要求1所述集電器，其中，至少一個金屬板包括一個金屬化層。
3.根據(jù)權利要求1或2所述集電器，其中，所述環(huán)具有比其內外緣之間的徑向距離短的軸向長度。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述集電器，其中，至少一個金屬板不延伸到它所在的面的內緣和外緣。
5.根據(jù)前述權利要求中任何一個權利要求所述集電器，其中，電極階和環(huán)形成真空外殼的一部分。
6.根據(jù)權利要求5所述集電器，其中，電極階在比到環(huán)的外緣更接近內緣的一個地方接觸金屬板。
7.根據(jù)前述權利要求中任何一個權利要求所述集電器，其中，一個電極階包括兩個部件，一個部件插入另一個部件和環(huán)之間。
8.根據(jù)權利要求7所述集電器，其中，一個通道存在于兩個部件之間以提供用于冷卻液的路徑。
9.根據(jù)前述權利要求中任何一個權利要求所述集電器，其中，所述環(huán)是陶瓷材料。
10.一個電子束管，其包括根據(jù)前述權利要求中任何一個權利要求所述的集電器。
11.一個電子束管，其包括兩個階，其中一個是集電器，在它們之間有一個絕緣環(huán)，該環(huán)具有一個金屬板，在其每一端面上電連接各階，使得它們連同環(huán)一起定義一個高頻分布式旁路電容器。
12.根據(jù)權利要求11所述的電子束管，其中，至少一個金屬板包括一個金屬化層。
13.根據(jù)權利要求11或12所述的電子束管，其中，所述環(huán)具有比其內外緣之間的徑向距離短的軸向長度。
14.一個高頻放大器，其包括根據(jù)權利要求10到13中任何一個權利要求所述的電子束管和一個或多個高頻共振腔。
15.一個基本在附圖中表示并參考

的集電器。
16.一個基本在附圖中表示并參考

的電子束管。
17.一個基本在附圖中表示并參考

的感應輸出管。
全文摘要
在用于線性電子束管諸如IOT或調速管的多階集電器中，電極階(1，2和3)由陶瓷環(huán)(5和6)分開，所述陶瓷環(huán)具有金屬表面，用以提供分布式旁路電容器。這消除或減少從集電器內部到外部的rf能量的泄漏。
文檔編號H01J23/00GK1397084SQ0180446
公開日2003年2月12日 申請日期2001年2月5日 優(yōu)先權日2000年2月4日
發(fā)明者R·威爾遜, S·巴德爾, T·A·克羅姆頓 申請人:馬科尼應用技術有限公司