Виртуальный катод
Cтраница 2
После образования виртуального катода в потоке начинаются отражения частиц, что делает невозможным описание системы в эйлеровых координатах, как это делалось выше. [16]
Отраженные от виртуального катода электроны имеют другие траектории в пространстве взаимодействия, чем инжектируемые электроны, поэтому они не попадают в щель для инжектируемого пучка и поглощаются анодом, не совершая колебаний в пространстве взаимодействия. Генерация в редитроне осуществляется только за счет колебаний виртуального катода как единого целого. [17]
Главная особенность виртуального катода заключается в том, что его диаметр значительно больше, чем диаметр обычного раскаленного катода, а следовательно, больше и его активная поверхность, поставляющая электроны для создания анодного тока. [18]
После исчезновения виртуального катода в диоде прекратится перераспределение поступающего тока 1С и все электроны будут достигать анода. [19]
Генераторы на виртуальном катоде ( или, как их еще называют, вир-каторы 1)) - это новый класс приборов релятивистской электроники, использующий для генерации импульсов сверхмощного СВЧ-излучения колебания виртуального катода в электронном пучке со сверхкритическим током. Свойства и характерные особенности автоколебаний в активной среде электронный пучок с виртуальным катодом подробно обсуждались в лекции 5 ( 20) для плоской геометрии в нерелятивистском случае. [20]
В процессе распада виртуального катода плотность заряда в нем падает, а, следовательно, уменьшается напряженность создаваемого им тормозящего поля. Поэтому на электроны, поступающие в систему позже, действует меньшее тормозящее поле, и их скорость изменяется на меньшую величину, чем у влетевших ранее. В результате образуется сгусток электронов за виртуальным катодом, проходящий по системе к выходной сетке. Образование вторичного сгустка приводит к второму увеличению плотности заряда в потоке. [22]
При этом в области виртуального катода имеет место сгущение траекторий заряженных частиц. Далее с течением времени наблюдается сброс заряда из области виртуального катода обратно к плоскости инжекции ( из пространства взаимодействия), плотность пространственного заряда в пространстве взаимодействия резко уменьшается, в результате глубина тормозящего потенциального барьера становится меньше и, как следствие, виртуальный катод открывается электроны легко преодолевают потенциальный барьер. В системе появляются пролетные частицы, происходит накопление пространственного заряда в междусеточном пространстве, глубина потенциального барьера растет - возникает отражающий от себя электроны виртуальный катод. Таким образом, процесс периодически повторяется. На рис. 5.6 а представлено три характерных временных периода колебаний виртуального катода. Из сравнения рисунков 5.5 а, 5.6 а и рисунков 5.5 б, 5.6 б можно сделать вывод, что с увеличением надкритичности наблюдается рост частоты WBK колебаний виртуального катода. Одновременно с этим имеет место смещение среднего положения виртуального катода к плоскости инжекции и, как следствие, уменьшение времени пролета в пространстве взаимодействия электронов, отраженных от виртуального катода. При большой надкритичности практически все электроны, инжектируемые в пространство взаимодействия, оказываются отраженными от виртуального катода ( см. рис. 5.6 б) - пролетный ток близок к нулю. Из рисунка видно, что ток пролетных частиц при малой надкритичности составляет величину порядка 10 - - 20 % ( при а 2 0 отношение / пр / / отр - 16 %) и резко падает с ростом параметра Пирса. [23]
После формирования в системе виртуального катода воздействие со стороны высокочастотного поля на ионы становится иным. Колеблющийся с частотой / в к - - Шр / тг виртуальный катод приводит к быстрым колебаниям распределения потенциала, а, следовательно, на ионы действует быстро осциллирующая сила, период которой существенно меньше величины характерного временного масштаба Ti движения ионов. [24]
Рассмотрим пространство справа от виртуального катода. [25]
 |
Разбиение плоскости параметров длительность задержки d - коэффициент А обратной связи на различные режимы колебаний для конечномерной модели колебаний в гидродинамической модели диода Пирса. [26] |
А приводит к формированию виртуального катода. [27]
К достоинствам СВЧ-приборов на виртуальном катоде следует отнести их следующие свойства: простота конструкции, большая выходная мощность, возможность работы без магнитного фокусирующего поля, широкая перестройка частоты генерации, возможность управления прибором внешним сигналом. Также генераторы на виртуальном катоде характеризуются компактностью, поскольку преобразование энергии электронного потока в энергию СВЧ-излучения происходит непосредственно в области его формирования, и не накладывают жестких требований на качество электронного пучка, предъявляемых обычно в таких приборах вакуумной СВЧ-электроники как релятивистские ЛБВ, карсинотроны, гиротроны, клистроны, ЛСЭ. [28]
Другим типом генераторов на виртуальном катоде являются вир-каторы на пролетном токе, которые отличаются от отражательных триодов с виртуальным катодом тем, что отрицательный потенциал подается на катод, а анод, дрейфовая камера и коллектор находятся под одним потенциалом, обычно потенциалом Земли. На рис. 6.3 б показана принципиальная схема такого виркатора. Электроны ускоряются в промежутке катод анод и через анодную фольгу или сетку, прозрачные для высокоэнергетических электронов, попадают в дрейфовое пространство. Если ток инжектируемых электронов выше предельного тока для данной геометрии, то часть электронов тормозится собственным полем потока и отражается в сторону анода, другая часть электронного потока продолжает свое движение, пока не достигнет коллектора или стенок камеры. Таким образом, в виркаторе на пролетном токе из области виртуального катода в стационарном состоянии испускаются электроны и в прямом и в обратном направлениях. Отраженные электроны, как и в случае триода с виртуальным катодом, образуют поток осциллирующих электронов. Положение виртуального катода и степень деления тока на отраженный и проходящий через виртуальный катод, определяются величиной приложенного напряжения, а также геометрией диода и дрейфового пространства. При увеличении инжектируемого тока виртуальный катод приближается к аноду. [29]
В момент времени t 6 виртуальный катод уже сформирован ( рис. 9.316), часть электронов в области х 0 14 имеет скорость близкую к нулю, однако отраженного потока еще нет. После появления отраженных частиц начинает уменьшаться высота отражающего электроны потенциального барьера и число проходящих частиц резко увеличивается. [30]
Страницы: 1 2 3 4 5