Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова
Реферат
на тему:
Лампа бегущей волны. Принцип работы, области применения
Выполнил студент
1-го курса гр. ЭР-01-23
Шмариович В. М. __________
Проверил
Воронцов В. А. ____________
Москва 2024
Содержание
Введение...........................................................................................................3
Глава 1. Принцип работы лампы бегущей волны.........................4
1.1. Описание основных компонентов и принципов функционирования.............................................................................4
1.2. Принцип работы..........................................................................5
Глава 2. Области применения ламп бегущей волны...................8
Заключение....................................................................................................10
Введение
Лампы бегущей волны (ЛБВ) относятся к вакуумным приборам сверхвысоких частот (СВЧ), которые осуществляют преобразование кинетической энергии движущихся в вакууме электронов в энергию электромагнитного поля путем взаимодействия электронов с электромагнитной волной. Она работает на принципе «бегущей волны», когда поток заряженных частиц ускоряется по спиральной траектории в магнитном поле, в результате чего происходят столкновения, приводящие к излучению световых импульсов.
Лампы бегущей волны имеют огромное значение в современных технологиях благодаря своей способности генерировать узкие импульсы света с высокой интенсивностью и коротким временем длительности. Эти устройства нашли применение в различных областях, включая физику, химию, биологию, медицину, лазерную технику, нанотехнологии и многие другие.
Изучение ламп бегущей волны представляет интерес с точки зрения разработки новых методов исследований и применения в различных областях науки и промышленности. Это также способствует развитию новых технологий и улучшению существующих технических решений. Понимание работы и свойств ламп бегущей волны поможет ученым и инженерам создавать более эффективные и точные приборы для широкого спектра приложений.
Глава 1. Принцип работы лампы бегущей волны
1.1. Описание основных компонентов и принципов функционирования
С момента изобретения лампы бегущей волны прошло уже более 75 лет. С тех пор ее конструкция практически не изменилась. Но, несмотря на кажущуюся простоту, все основные части ЛБВ являются достаточно сложными устройствами, усовершенствование которых длится до сих пор.
От полупроводниковых и газоразрядных приборов лампу отличает наличие в ней вакуума. ЛБВ представляет собой вакуумную трубку, вставленную в фокусирующую магнитную систему. Состоит из следующих основных узлов: замедляющая система (ЗС) с вводом и выводом энергии; электронная пушка; коллектор. Дополнительно можно рассматривать электронно-оптическую систему (ЭОС), обеспечивающую формирование электронного луча заданной конфигурации.
Электронная пушка формирует электронный пучок с определёнными сечением и интенсивностью; скорость электронов определяется ускоряющим напряжением. С помощью фокусирующей системы (периодическая система постоянных магнитов, соленоид и др.), создающей продольное магнитное поле, обеспечивается необходимое поперечное сечение пучка. Важной характеристикой электронных пушек является плотность тока с катода (А/см2 ). Увеличение плотности тока с катода, кроме чисто технологических сложностей, связано с более быстрым расходованием имитирующего материала катода, следовательно, с уменьшением срока службы всего прибора. Существуют следующие способы модуляции электронного потока: катодная модуляция; модуляция по управляющему электроду (аноду); модуляция с помощью электрода «штырь-кольцо»; сеточная модуляция.
Замедляющая система (обычно в виде спирали) снижает скорость бегущей волны вдоль оси прибора до скорости, близкой к скорости электронов. Усиливаемый сигнал вводится в замедляющую систему и выводится из нее с помощью устройств ввода и вывода СВЧ-энергии. Важнейшим параметром ЭОС является первеанс Р (А/В3/2 ):
При малых значениях первеанса снижается эффективность взаимодействия электронного луча с электромагнитным полем. Это, в свою очередь, приводит к снижению КПД, увеличению геометрической длины и к некоторым другим неприятным явлениям. В то же время большие значения первеанса в однолучевых приборах требуются при необходимости получения больших мощностей, преимущественно в длинноволновых рабочих диапазонах.
Коллектор служит для улавливания электронов. Также, для устранения самовозбуждения ЛБВ из-за отражения электромагнитной волны от концов замедляющей системы применяется поглотитель (например, в виде поглощающего керамического стержня или плёнки).