Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Портис А. -> "Физическая лаборатория" -> 47

Физическая лаборатория - Портис А.

Портис А. Физическая лаборатория. Под редакцией Русакова Л.А. — М.: Наука, 1972. — 320 c.
Скачать (прямая ссылка): fizlab1972.djvu
Предыдущая << 1 .. 41 42 43 44 45 46 < 47 > 48 49 50 51 52 53 .. 116 >> Следующая

1
<0 =
At
(3) (4)
Г
0:
?3
которое устанавливает границу применимости обратной связи: максимальная частота для эффективной обратной связи — это частота порядка обратной величины времени пролета. Ограничения по времени пролета приобретают значение для электронных ламп при частотах выше 100 Мгц. Очень тщательное исполнение дало возможность построить микроволновые триоды с промежутком между сеткой и анодом, равным только 0,01 дюйма. Такие устройства эффективно использовались при частоте до 6,5 Ггц *), но такая частота близка к верхнему пределу.
В 1939 г. Р.Х. и С. Ф.Ва-риан заявили об изобретении совершенно нового электрон-
но-пучкбвого устройства, которое исключает ограничения по времени пролета. В работе их устройства (которое они назвали клистрон — от греческого слова «клизо», что означает береговой волнорез) эффекты пролета играют существенную роль. На рис. 2 показан отражающий клистрон с одной резонансной полостью (резонатором). Электроны излучаются оксидным катодом с косвенным накалом. Потенциал катода приблизительно на Ув~ =300 в ниже потенциала резонатора, в направлении которого ускоряются электроны. Резонатор проще всего рассматривать, как ЛС-контур. Емкость этого контура равна емкости между двумя близкими сетками, через которые проходят электроны. Индуктивность образуется раздвоенным тороидальным кольцом, которое соединяет две сетки. Емкость дается соотношением
Рис- 2.
р__}_
где й — расстояние между сетками, а 5С ность равна
с I '
(5)
их площадь. Индуктив-(6)
*) См. С. L. Andrews, Physics Teacher 2, 55 (1964).
151
где Ф — магнитный поток в торе, / — полный ток, протекающий через тор. Приближенная формула для индуктивности имеет вид
где 5Т — площадь поперечного сечения тора, а Н — его радиус (см. рис. 2). Резонансная частота равна
ут= У жс- (8)
Такой частоте соответствует длина волны в свободном пространстве
>* = 7Г <9>
При 5С и 5Т порядка 0,5 см2, порядка 1 см, а также й — около 0,1 см длина волны в свободном пространстве приблизительно равна 3 см. Частота резонатора регулируется изменением расстояния & между сетками.
Сближение сеток увеличивает емкость и уменьшает частоту.
Пройдя сетку, электроны попадают в район дрейфа, где замедляются под действием поля отражательного электрода, потенциал У с которого приблизительно на 100 в ниже потенциала катода. Электроны приобретают обратное направление, снова ускоряются и вторично проходят через сетки. Во время второго прохождения через сетки электроны отдают энергию резонатору, компенсируя энергию, рассеиваемую или излучаемую из него. Ясно, что колебания могут поддерживаться только в том случае, если электроны при своем возвращении смогут добавить в контур больше энергии, чем они отобрали при первом прохождении. Принцип работы отражательного клистрона объясняется на рис. 3.
Чтобы изучить взаимодействие электронного сгустка и резонатора, построим диаграмму, определяющую положение электронов, оставляющих катод в различные моменты времени.
Перед рассмотрением полной диаграммы разберем частичные диаграммы в случае ускорения в постоянном поле между катодом и сеткой, в высокочастотном поле между сетками, в области дрейфа и в высокочастотном поле между сетками при возвращении электронов. Для упрощения допустим, что поле, ускоряющее электроны от катода к сеткам, однородно и равно (см. рис. 2)
Е=У-§. (Ю)
Тогда скорость и положение электрона даются уравнениями
у = а* = -?*. (И)
г = ±еа* = ± — Р (12)
2 2т 4 '
G::PrO
6)
CP О
i
—y=Q f\ AV
Рис. 3. Электроны испускаются горячим оксидным катодом и ускоряются по направлению к положительно заряженной сетке (а). Пройдя через сетку резонатора, они попадают в область Дрейфа (с обратным направлением вектора напряженности электрического поля), тормозятся, а затем ускоряются и проходят вторично через сетки (б). Если в резонаторе существовали колебания AK=V0cos <иЛ то после прохождения через сетки {в) электроны будут промодули-Av V0
рованы по скорости: -т~ = ny— cos at. Электроны, которые проходят через сетку в момент v в
t=0, соответствующий максимуму напряжения колебаний &V=V0, получают дополнительное ускорение, летят дальше и возвращаются к сеткам позже (г). Электроны, прошедшие через сетки в момент t = 1/1Т, когда AV = —V0, слегка тормозятся полем между сетками, летят не так далеко и возвращаются к сеткам раньше (д). Электроны, проходящие через Сетки в момент / = V*?". ие испытывают Действия поля между сетками, образуют электронные сгустки и, возращаясь к сеткам, передают ему энергию, возбуждая его (е).
(рис. 4). Электроны достигают сеток, обладая кинетической энер-
гией
(13)
Между сетками Gi и G2 (рис. 5) действует высокочастотное напряжение
AV=V0cos a>t. (14)
В этой области электроны изменяют кинетическую энергию на величину
Д ^mu2^ =mv Ди — е&У = ёУ0 cos (at. (15)
Итак, электроны выходят из сеток со скоростью, которая является синусоидальной функцией времени (момента прохождения через сетки), как показано на рис. 5. Те электроны, которые проходят через сетки, когда ДК положительно, ускоряются и получают энергию от высокочастотного поля. Те электроны, ff?
Предыдущая << 1 .. 41 42 43 44 45 46 < 47 > 48 49 50 51 52 53 .. 116 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed