Тема 4. Управление электронными потоками

Способы управления параметрами электронного потока (электрические, магнитные, механические) и их классификация. Способы получения переменного конвекционного тока (квазистатические, динамические, комбинированные).

Схемы реализации квазистатических способов управления катодным током и токораспределением. Линейные и нелинейные режимы управления, режимы с отсечкой тока. Динамические системы управления (группирователи). Комбинированное управление электронным потоком в ВПиУ. Электростатические и магнитные отклоняющие системы: параметры, особенности устройства. Эффективность управления параметрами электронного потока в ВПиУ и способы ее повышения [О1, c. 301 – 316, 321 – 342; О2,c. 290 – 295; О4; Д1,c. 176 – 178, 203 – 208].

При изучении данной темы нужно иметь в виду, что основными методами управления являются электрические и магнитные. Электрические методы, в свою очередь, подразделяются на электростатические (квазистатические в силу нелинейности проходных характеристик приборов) и динамические. Электростатическими методами можно управлять плотностью (ЭЛ, ЭЛП), скоростью (РП) и траекторией электронов (ЭЛП). Наиболее часто применяемыми являются методы управления плотностью электронного потока. Динамический способ управления (МВВПУ) отличается от квазистатического тем, что осуществляется в два этапа: на первом происходит управление электронным потоком по скорости (скоростная модуляция); на втором – по плотности (группирование). Необходимо обратить внимание на различия между квазистатическими способами управления: линейными (режимы А, А1, А2) и нелинейными режимами управления с отсечкой тока (режимы АВ, В, и С). Важно отметить, что в ряде случаев управление в одном приборе осуществляется двумя и более основными способами (комбинированный способ) либо одновременно (комбинационный способ), либо последовательно (каскадный способ).

Эффективность управления электронным потоком определяется в зависимости от управляемого параметра электронного потока: при управлении плотностью потока в ЭЛ – крутизной спрямленной динамической анодно-сеточной характеристики (АСХ) S_{d спр},в МВВПУ – коэффициентом скоростной модуляции ν на первом этапе и параметром группированияX– на втором; при управлении траекторией потока в ЭЛП – чувствительностью к отклонению.

Тема 5. Отбор и преобразование энергии электронных потоков

Способы преобразования энергии электронного потока и их классификация. Основные типы высокочастотных преобразующих устройств: колебательный контур с плоским зазором, однозазорный резонатор, многозазорные колебательные и замедляющие системы. Плоский высокочастотный зазор: электронный ток, наведенный ток, ток смещения и полный ток. Условия оптимального отбора энергии от электронного потока. Активная колебательная мощность и КПД преобразования [О1, c. 360 – 375; О2,c. 295 – 297; О4].

Преобразование энергии потока в оптическое излучение. Люминесцентные экраны.

Преобразование энергии потока в рентгеновское излучение.

Преобразование энергии потока в полезную тепловую энергию.

При изучении этой темы основное внимание нужно обратить на способ преобразования с помощью плоского зазора и изучить различные модификации плоского зазора в электронных приборах. При отсутствии разветвлений полный ток во всех сечениях плоского зазора и во внешней цепи должен быть одинаковым. В то же время природа тока внутри и вне зазора разная. Внутри зазора ток создается движущимися электронами (конвекционный ток) и так называемым током смещения, который возникает вследствие изменения во времени напряженности электрического поля в зазоре. Изменение напряженности поля в зазоре может возникнуть по двум причинам: из-за изменения во времени разности потенциалов на электродах зазора и благодаря изменению плотности электронного потока в зазоре. Во внешней цепи возникает ток проводимости также по двум причинам: изменения разности потенциалов на электродах зазора (емкостный ток) и изменения во времени наведенных конвекционным током зарядов на электродах зазора (наведенный ток).

Отбор части кинетической энергии от электронного потока в плоском зазоре происходит благодаря противофазному изменению электрического поля на электродах зазора. Это электрическое поле возникает благодаря прохождению наведенного тока по выходной нагрузке. Из вариантов плоского зазора обратите внимание на замедляющую систему (в простейшем случае спираль), которую можно представить в виде последовательно соединенных плоских зазоров, в каждом из которых происходит небольшое взаимодействие потока с полем. Чтобы результаты этого взаимодействия накапливались, необходимо соблюдение условия синхронизма: примерное равенство скоростей электронного потока и фазовой скорости электромагнитной волны.

Эффективность преобразования определяется коэффициентом полезного действия, который рассчитывается как отношение полезной выходной мощности к средней мощности электронного потока, потребляемой от источника ускоряющего напряжения.