Методические указания по самостоятельной работе по дисциплине

«Вакуумная и плазменная электроника»

ч.1. «Вакуумная электроника»

1. ПРОГРАММА

Цели и задачи дисциплины

1. Изучение физических процессов, протекающих в электронных приборах и устройствах вакуумной электроники, принципов действия и методов расчета этих приборов.

2. Формирование навыков экспериментальных исследований и проведения расчетов приборов и устройств вакуумной электроники.

Требования к уровню освоения дисциплины

В результате изучения дисциплины студенты должны:

1. Знать физико-технические основы вакуумной электроники: законы эмиссии, способы формирования и транспортировки пучков заряженных частиц в вакууме, способы управления параметрами и преобразования энергии электронных пучков в другие виды энергии.

2. Уметьприменять полученные знания при теоретическом анализе, расчете и моделировании и экспериментальном исследовании физических процессов, лежащих в основе принципов работы приборов и устройств вакуумной электроники.

3. Владетьнавыками самостоятельной работы с литературой; аппаратными и методическими средствами экспериментального исследования приборов и устройств вакуумной электроники.

Введение

Содержание, цель и значение дисциплины в подготовке бакалавров по направлению электроника и наноэлектроника, ее связь с другими дисциплинами специальности. Место вакуумной электроники в науке и технике. Краткий обзор развития приборов вакуумной электроники, их место и значение в современной науке, технике и народном хозяйстве. Роль российских ученых и конструкторов в этом развитии.

Содержание дисциплины

Введение.Предмет дисциплины и ее задачи. Краткий обзор развития приборов вакуумной электроники, их место и значение в современной науке, технике и народном хозяйстве. Роль российских ученых и конструкторов в этом развитии. Структура и содержание дисциплины, ее связь с другими дисциплинами учебного плана.

Тема 1. Обобщенный подход к изучению вакуумных приборов

и устройств

Понятие о вакууме и давлении. Газовые законы. Распределение молекул газа по скоростям. Средняя длина свободного пробега. Понятие о степенях вакуума.

Аналитический обзор принципов действия приборов и устройств вакуумной электроники (ВПиУ) различного назначения: усилителей, генераторов; преобразователей электрических сигналов на основе электронных ламп (ЭЛ) и микроволновых вакуумных приборов и устройств (МВВПУ); электронно-лучевых приборов (ЭЛП); рентгеновских приборов (РП); электронно-луче-вых технологических установок (ЭЛТУ). Систематизация физических процессов, происходящих в ВПиУ: основные и побочные физические процессы, сопровождающие протекание тока через вакуумные промежутки. Обобщение принципов действия ВПиУ. Структурная схема обобщенного ВПиУ; базовые и дополнительные устройства. Классификация ВПиУ [О1, c. 29 – 35]^*.

В начале изучения данной темы необходимо усвоить основные понятия физики вакуума. Далее нужно обратить внимание на то, что все вакуумные приборы можно представить в виде обобщенного прибора, состоящего из пяти основных узлов (базовых устройств): эмиссионного, формирующего, управляющего, преобразующего и приемного. В каждом из перечисленных устройств осуществляется один из основных физических процессов, присущих всем вакуумным приборам: эмиссия электронов, формирование электронного потока и его прохождение в приборе до приемного устройства,

¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

^* Здесь и далее используются буквенно-цифровые обозначения: О1 – источники из списка основной литературы; Д1 – дополнительной.

управление одним или несколькими параметрами электронного потока, преобразование части кинетической энергии электронного потока в энергию полезного выходного сигнала, прием электронов и рассеяние остаточной кинетической энергии потока. Наряду с основными физическими процессами имеют место и побочные процессы, являющиеся издержками основных процессов: ионизация остаточного газа, побочный нагрев и побочное излучение и др. Следует самостоятельно представить в виде обобщенной схемы наиболее известные вакуумные приборы: триод, осциллографическую трубку, рентгеновскую трубку, фотоэлемент. При составлении обобщенных схем следует учитывать, что основные физические процессы могут совпадать по времени и месту действия, поэтому их базовые устройства могут иметь одни и те же конструктивные элементы. Например, управляющая сетка в вакуумном триоде одновременно является частью управляющего и формирующего устройств, анод в электронных лампах и экран в электронно-лучевых приборах одновременно являются частями преобразующих и приемных устройств.