Взаимодействия электронов

для объединения и взаимодействия электронного оборудования учреждений. При ее разработке преследовалась цель обеспечить простоту и дешевизну сетевых средств по сравнению с устройствами, которые присоединяются к сети (персональные компьютеры, учрежденческие АРМ и др.), высокую надежность, устойчивость при отказах ее отдельных устройств, низкие эксплуатационные расходы, достаточную пропускную способность при пульсирующем трафике, характерном дли учрежденческих сетей, простоту расширения сети.

Однако отсутствие законченной теории взаимодействия электронного пучка с системой резист — подложка не позволяет до конца выработать требования к электронорезистам, что в" основном » сдерживает темпы их разработки.

Более широкополосны лампы бегущей волны (ЛБВ), максимальная рабочая частота которых в 2—4 раза выше минимальной. В лампах бегущей волны также используется принцип группирования электронного потока и превращения его энергии при торможении в энергию СВЧ-колебаний. Однако в отличие от клистронов и магнетронов торможение электронных сгустков происходит не в малой по протяженности щели резонатора, а на длительном пути взаимодействия электронного потока с бегущей волной электромагнитного поля СВЧ.

Взаимодействие электронного потока с электрическим полем бегущей волны показано на 238. Электронный поток 2, сформированный электронным прожектором /, попадает в замедляющую спираль 3, вдоль которой распространяется бегущая волна. Сгусток 4 электронов летит вместе с волной, находясь в тормозящей фазе электрического поля. Так в лампе бегущей волны реализуется принцип непрерывного взаимодействия электронного потока и бегущей волны поля СВЧ. При подлете к концу спирали значительная часть энергии электронов отдается волне и выводится через выходной волновод 6 (см. 237) в нагрузку. Отработавшие электроны собираются коллектором 7, потенциал которого несколько выше потенциала спирали или равен ему. Для согласования входного 3 и выходного 6 волноводов с замедляющей спиралью 4 служат поршни 8 и 9.

Энергию связи, возникающую в результате попарного обобществления электронов, называют часто обменной, так как ока возникает в результате якобы обмена атомов электронами. В действительности она является электростатической энергией взаимодействия электронного облака повышенной плотности, формирующегося между атомами, с ядрами этих атомов. Приближенно ее можно пред-'•ставить следующим выражением: •

Как и в двухрезонаторном клистроне, во входном резонаторе многорезонаторного клистрона электроны модулируются по скорости. В пространстве дрейфа между входным и промежуточным резонатором происходит группирование электронного потока. Сгруппированный электронный поток создает в промежуточном резонаторе электромагнитные колебания, амплитуда которых будет значительно больше, чем во входном резонаторе, так как промежуточный резонатор является высокодобротным. В промежуточном резонаторе, в свою очередь, электроны дополнительно модулируются по скорости, что позволяет существенно улучшить их группирование и повышает эффективность взаимодействия электронного потока с полем выходного резонатора. Следовательно, во втором пространстве дрейфа группирование более интенсивно, 'чем в отсутствие промежуточного резонатора. Такова же роль ,и 'других промежуточных резонаторов. Процесс многократной модуляции по скорости и многократного группирования электронного по-

Важной характеристикой замедляющей системы является сопро->вление связи, которое характеризует эффективность взаимодействия электронного потока с полем в замедляющей системе. Сопротивление связи

необходима наибольшая скорость электронов, что требует высокого ускоряющего напряжения. Для взаимодействия электронного потока с высшими гармониками замедляющей системы скорость электронов должна быть меньше и соответственно меньше будут ускоряющие напряжения. Однако взаимодействие с высшими пространственными гармониками для систем 4.1а,б,г,д получается неэффективным, поскольку они имеют малое п . , _ Л сопротивление связи. Поэтому в при-

Рассмотрим процесс взаимодействия электронного потока сполем бегущей волны, используя линейную теорию ЛБВ.

Задачу взаимодействия электронного потока с полем бегущей ны необходимо рассмотреть в два этапа. Сначала анализирует-вопрос о возбуждении сгруппированным электронным потоком ввлн в замедляющей системе, которая заменена эквивалентной финной линией с распределенными постоянными. Затем рассмат-гшвается процесс группирования электронов под действием бегущей в замедляющей системе. Полученные, таким образом, два

Приближенное количественное описание процессов взаимодействия электронного потока с полем обратной пространственной гармоники может быть получено в рамках линейной теории. Линейная

Электроника — наука, занимающаяся изучением взаимодействия электронов с электромагнитными полями и разработкой методов создания электронных приборов и устройств, используемых для передачи, обработки и хранения информации. В электронике можно выделить области: физическую, прикладную информационную, энергетическую промышленную, микроэлектронику.

Термин «радиотехника» широко использовался до 50-х годов и определял область науки и техники, связанную с генерацией, излучением, приемом и преобразованием радиоволн. С увеличением разнообразия и сложности решаемых задач в области автоматики, вычислительной, измерительной и связной техники и расширением диапазона используемых электромагнитных волн он был заменен термином «радиоэлектроника». Область науки и техники, связанная с изучением и использованием взаимодействия электронов с электромагнитными полями, называется электроникой. Изделиями электронной техники являются электровакуумные, газоразрядные, полупроводниковые, опто- и акустоэлектрон-ные приборы, приборы на доменной неустойчивости и др.

3. Кроме тепловых, в ЭЛУ имеют место значительные электрические потери. Не все электроны пучка достигают поверхности ванны. Несмотря на вакуум, в камере печи имеются газовые частицы, сталкиваясь с которыми, электроны пучка ионизируют их и отдают им свою энергию; образующиеся положительные ионы направляются к катоду и бомбардируют его. Этот процесс взаимодействия электронов пучка с остаточным газом сопровождается потерями энергии. Если давление остаточных газов в камере составляет 10~3 — 10~2 Па, то эти потери невелики (1 — 1,5 %), если же давление увеличивается до 0,1 Па, то потери энергии на столкновения электронов с атомами газа могут вырасти до 10 — 30 %; при этом камера начинает светиться, а в электронной пушке обычно происходит пробой, приводящий к отключению установки.

При увеличении напряженности поля в газах возрастает энергия свободных электронов, образуемых вследствие воздействия внешних ионизаторов, как, например, космическое излучение. При этом возможны следующие формы взаимодействия электронов с молекулами газов в процессе столкновений:

Генераторы импульсов пилообразного тока используют в устройствах линейной развертки луча электронно-лучевых трубок с магнитным отклонением. Принцип развертки луча в таких трубках состоит в следующем. У горловины трубки располагают отклоняющие катушки. Эти катушки обычно делают парными, например, одну под горловиной, вторую, симметричную ей, — над горловиной. Через эти катушки протекает общий ток. В горловине трубки создается сильна; магнитное поле. За счет взаимодействия электронов с магнитным полем электронный луч отклоняется в плоскости, перпендикулярной силовым линиям магнитного поля. Чем больше ток в катушке и чем силь-

Изучение взаимодействия электронов, ускоренных до энергий около 100 кэв, с металлом показывает, что энергия электронов пучка передается не непосредственно атомам, находящимся в узлах кристаллической решетки металла, а в основном их электронам и расходуется на увеличение энергии их колебательного движения. Электроны атома передают это приращение энергии колебательного движения кристаллической решетке. Возникающее при этом увеличение амплитуды колебаний кристаллической решетки проявляется как повышение температуры металла.

Кроме указанных, в камере электронной печи происходит еще ряд сложных процессов взаимодействия электронов пучка с атомами остаточных и выделяющихся в процессе нагрева и плавки газов, а также с атомами металлических паров, существующих над поверхностью расплавленного металла. Ввиду невозможности провести здесь их подробное рассмотрение ограничимся тем, что приведем основные результаты обобщения литературных данных и наших исследований.

Известно, что при р<10~7 а/в312 силы взаимодействия электронов пучка, т. е. действие пространственного заряда, пренебрежимо малы. При применяемых в электронных печах параметрах (ток пучка — единицы и десятки ампер, ускоряю-

Температуру ионов определяют из спектрометрических исследований плазмы, возникающей в камере печи в результате взаимодействия электронов пучка с остаточными газами и парами металлов.

Рассмотренный процесс взаимодействия электронов пучка с остаточным газом, естественно, сопровождается потерями энергии. Установлено, что при давлении остаточных газов в камере печи 10~5—IX ХЮ~4 мм рт. ст. эти потери малы (составляют 1—1,5%' мощности пучка). Однако с ростом остаточного давления до 10~3 мм рт. ст. эти потери резко возрастают и могут достигать 10—30% мощности пучка. При этом в камере печи возникает общее свечение, а в электронной пушке обычно происходит короткое замыкание, приводящее к отключению установки. Скачкообразный рост потерь с повышением давления указывает на появление в этих условиях нового явления—когерентного взаимодействия пучка с плазмой, сопровождающегося появлением в плазме высокочастотных колебаний.

В марках алюминиевых сплавов буквы дают информацию о том, какие именно элементы содержатся в сплаве (А — алюминий, К — кремний, М — медь, Мг — магний, Ц — цинк, Мц — марганец), а цифры — их среднее процентное содержание. i Сверхпроводники и криопроводники. Явление сверхпроводимости было открыто нидерландским физиком X. Камерлинг-Оннесом в 1911 г. Согласно современной теории, основные положения которой были развиты в работах Д. Бардина, Л. Купера, Дж. Шриф-фера (теория БКШ), явление сверхпроводимости металлов можно объяснить следующим образом. При температурах, близких к абсолютному нулю, меняется характер взаимодействия электронов между собой и атомндй решеткой, так что становится возможным притягивание одноименно заряженных электронов и образование так называемых электронных (ку перовских) пар. Поскольку ку перовские пары в состоянии сверхпроводимости обладают большой энергией связи, обмена энергетическими импульсами между ними и решеткой не наблюдается. При этом сопротивление металла становится практически равным нулю. С увеличением температуры некоторая часть электронов термически возбуждается и переходит в одиночное состояние, характерное для обычных металлов. При достижении критической температуры (Тк) все куперовские пары распадаются и состояние сверхпроводимости исчезает. Аналогичный результат наблюдается при определенном значении магнитного поля (критической напряженности Якр или критической индукции Вкр), которое может быть создано как собственным током, так и посторонними источниками. Критическая температура и критическая^ напряженность магнитного поля являются взаимосвязанными величинами. Эта зависимость для чистых металлов Может быть приближенно представлена следующим выражением: