Курсового проектирования

Как было указано, расталкивающее действие пространственного заряда интенсивного электронного пучка может быть скомпенсировано действием внешнего магнитного поля. Очевидно, если на границе пучка магнитная сила Лоренца равна по величине и противоположна по направлению электрической силе кулоновского расталкивания, то пучок будет сохранять заданную форму. Иными словами, внешнее магнитное поле может быть использовано для поддержания стабильного электронного потока в пространстве, ограниченном поверхностью, в любой точке которой выполняется указанное граничное условие.

Составим уравнение движения в радиальном направлении крайнего электрона осесимметричного пучка в параксиальной области. Предположим, что электронный поток распространяется в эквипотенциальном пространстве. Действие пространственного заряда, как было показано в § 2.1, приводит к появлению радиально направленной расфокусирующей силы — силы кулоновского расталкивания [см. (2.8)]:

В бриллюэновском осесимметричном потоке сила кулоновского расталкивания полностью скомпенсирована радиально направленной силой Лоренца. Как было указано, для возникновения радиальной силы в продольном магнитном поле необходимо наличие азимутальной скорости электронов. Физически появление азимутальной скорости у электронов пучка, вводимого в однородное

электрон получит радиальное ускорение в сторону оси —радиус пучка начнет уменьшаться. Наоборот, при гн<г0 в начальный момент сила кулоновского расталкивания не будет полностью скомпенсирована магнитной силой и пучок начнет расширяться. Однако сжатие пучка в первом случае и расширение — во втором будут продолжаться лишь до тех пор, пока соотношение сил на границе пучка не изменится на обратное. Очевидно, сжимающийся пучок по достижении значения г<г0 снова начнет расширяться, а расширяющийся пучок по достижении значения г>г0 — сжиматься, т. е.

Поскольку строгое выполнение начальных условий, обеспечива-ющил существование гладкого ленточного потока, практически весьма трудно, реальные потоки всегда имеют более или менее волнистую границу. Физически возникновение пульсаций, как и в случае осесимметричного пучка, объясняется невыполнением на границе пучка условия полной компенсации силы кулоновского расталкивания фокусирующей магнитной силой Лоренца. При уа>уР преобладает магнитная сила, пучок сжимается, при ув<ур наоборот, преобладает сила кулоновского расталкивания — пучок расширяется. Аналогичные явления происходят при унФО, т. е. при наличии у электронов пучка составляющей скорости vy^0.

Продольное магнитное поле может быть применено также для ограничения трубчатого интенсивного пучка. Однако фокусировка (ограничение) трубчатого пучка продольным магнитным полем существенно отличается от рассмотренной выше фокусировки сплошного осесимметричного потока. Если трубчатый пучок является полым, т. е. не содержит внутренних электронов, то напряженность поля на внутренней границе потока согласно теореме Остроградского — Гаусса равна нулю. При введении такого пучка в однородное продольное магнитное поле можно выполнить условия компенсации силы кулоновского расталкивания фокусирующей маг-

При рассмотрении магнитной фокусировки сплошных осесим-метричных и ленточных пучков предполагалось, что все электроны потока при входе в магнитное поле пересекают магнитные силовые линии. Вследствие такого пересечения появляется азимутальная или поперечная составляющая скорости электрона, что необходимо для создания магнитной фокусирующей силы, компенсирующей силу кулоновского расталкивания. Как было указано, на внутренней границе полого трубчатого пучка радиальная электростатическая сила отсутствует, следовательно, условием существования устойчивого трубчатого потока является равенство нулю магнитной силы Лоренца на внутренней границе пучка. Очевидно, оно выполнимо при отсутствии у электронов на внутренней границе пучка азимутальной составляющей скорости.

Таким образом, вследствие того, что компенсация действия силы кулоновского расталкивания магнитным полем осуществляется лишь в среднем за период, при использовании периодической магнитной фокусировки получить гладкую границу пучка (параллельный пучок) принципиально нельзя. Поэтому понятие «равновесный» радиус пучка в периодическом поле теряет смысл и для оценки пучка вводится понятие «средний радиус» гср.

теля выражения (3.1) практически трудно выполнимо: эмиссионная способность катода не может быть сколь угодно большой и, чтобы получить необходимый для нормальной работы прибора ток луча, приходиться использовать катод со сравнительно большой эмиттирующей поверхностью. Снижение потенциала в прикатодной области нецелесообразно по двум причинам: 1) чем ниже потенциал, тем сильнее сказывается влияние начальных скоростей электронов, больше хроматическая аберрация линзы; 2) чем медленнее электроны, тем значительнее действие пространственного заряда, приводящее за счет сил кулоновского расталкивания электронов к расширению пучка.

мана, Т — температура катода). Начальную энергию электронов удобно выразить через эквивалентную разность потенциалов на ости* новании закона сохранения энергии —-— = еи0. Для катода, имеющего рабочую температуру 1000° К, величина щ составляет около 0,17 в. Допустим также, что линза является идеальной, т. е. не имеет аберраций. И, наконец, пренебрежем силой кулоновского расталкивания электронов в области формирования скрещения.

При наличии в прожекторе ограничивающих диафрагм ток луча равен току катода только вблизи запирания, когда вследствие малых апертурных углов и малой плотности тока влияние аберраций и силы кулоновского расталкивания мало и хорошо сфокусированный луч практически не срезается диафрагмами. По мере заполнения диафрагм электронным пучком часть тока катода начинает ответвляться на электроды, в которых установлены диафрагмы; ток луча становится меньше тока катода. При этом увеличение тока катода за счет увеличения его рабочей поверхности почти не

1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1. Цель курсового проектирования

Задачей курсового проектирования является углубление знаний, полученных при изучении теоретического курса. При выполнении отдельных разделов проекта число возможных решений может быть достаточно велико. При этом необходимо выбирать такие варианты, которые отвечали бы действующим "Правилам устройства электроустановок " (ПУЭ) и "Правилам технической эксплуатации " (ПТЭ) и отвечали бы наилучшим технико-экономическим показателям. При выполнении курсового проекта необходимо учитывать требования основных нормативных документов и справочных материалов, рекомендации учебных пособий, особенности применения ЭВМ и методов прикладной математики при проектировании электроприводов.

1. Общие вопросы курсового проектирования 3

1.1 Цель курсового проектирования 3

В книге рассматриваются общие вопросы курсового проектирования электронных устройств — начальной стадии создания электронной аппаратуры (ЭА), раскрывается алгоритм разработки проекта, даются рекомендации по разработке основных разделов проекта и его оформлению, приводятся краткие сведения о современных методах проектирования ЭА.

§ 1.1. ЦЕЛИ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Задание студент получает на первом занятии, отведенном расписанием для курсового проектирования. Это занятие обычно проводится по следующей схеме.

В течение первого академического часа один из преподавателей, ведущих курсовое проектирование в данной учебной группе, читает вводную лекцию. В лекции указываются задачи, цели курсового проектирования в учебном процессе и состав проекта, излагается последовательность его разработки, разъясняется назначение и содер-

Над проектами студенты работают под руководством преподавателя в часы, отводимые расписанием для курсового проектирования, и самостоятельно в свободное от занятий время. Конечно, основная роль при этом отводится самостоятельной работе студентов.

Так как объектом курсового проектирования является электронное устройство, а не электронный аппарат, то курсовое проектирование завершается на стадии эскизного проектирования, т. е. оно содержит только стадии технического предложения и эскизного проекта.