6 Магнетроны

Г

Если поместить систему в магнитное поле, не перпендикулярное плоскости рисунка, то электрон будет двигаться под действием силы Лоренца по окружности.

лавный источник микроволнового излучения в радаре, изобретены Алексеевым и Маляровым в Ленинграде до войны. Первые магнетроны использованы в Англии до войны.

Если поле ещё увеличить, то электрон на анод не попадает. Электрон движется по окружности, и излучает электромагнитные волны.

Находится величина магнитной индукции, которая заставит электрон двигаться по окружности радиуса R. – период движения электрона по окружности.

–частота электромагнитного излучения

Мощный поток излучают с несколькими цилиндрами (до 6).

Есть и устойчивый вид магнетрона:

7 Несамостоятельная проводимость газов

М

i

1 – закон Ома для малых напряжений

2 – переходная область

3 – область насыщения

4 – самостоятельная проводимость

ежду пластинами возникает ионизация, т.к. воздух ионизируется в пламени и попадает между пластинами.

4

2

3

u

1

3 – область насыщения – все ионы извлечены полем, увеличение разности потенциалов не увеличивает ток.

4 – здесь возникает самостоятельная проводимость. Ионы на длине свободного пробега приобретают достаточную энергию, чтобы ионизировать нейтральные атомы и молекулы. Количество ионов быстро растёт.

Этот же процесс, можно создать, облучая пространство между пластинами конденсатора ионизирующими излучениями. На этом опыте можно найти время жизни ионов, ибо скорость потока известна, и расстояние от пламени до конденсатора известно. Разделив расстояние на скорость, получаем время жизни ионов.

8 Теория несамостоятельной проводимости.

, где – подвижность.

–полная плотность тока

9 Теория самостоятельной проводимости

–число родившихся за счёт ионизации ионов

Чтобы перейти к равенству, нужно записать коэффициент ионизации , который характеризует индивидуальные свойства среды. Он показывает, сколько ионов появляется на единичном пути за счёт одного первичного.

, т.к.

Рассмотрим типичный пример самостоятельной проводимости – тлеющий разряд.

Берётся трубка длинной порядка метра, стеклянная или кварцевая, создаётся разность потенциалов порядка 1000 В. Катод может быть холодным, а может быть и подогреваемым. Создают разряжение, при давлении 1 – 0,1 мм рт ст, в трубке появляется светящаяся нить. Розовое свечение – вода или пар, сухой воздух – слабо-голубоватый, если имеются пары аргона, свечение будет голубым, неон – красный, криптон – зелёный. Если откачивать давление, то свечение распространится на всю трубку (10^-2 – 10^-4). При давлении 10^-5 мм рт ст свечение прекратится. Говорят, наступил чёрный вакуум. Так определяют давление. Светящаяся область называется положительный столб плазмы, и он неоднородный.

Более интенсивные области свечения называются страты. Между катодом и светящимся слоем есть пространство – тёмное пространство Астона, которое играет решающую роль при тлеющем разряде.

Если катод разогретый, то он даёт электроны для поддержания разряда. Если он холодный, он излучает благодаря тому, что его бомбардируют положительными ионами. Из катода вырываются электроны , и на длине свободного пробега приобретают энергию, достаточную для ионизации атомов и молекул. На длине свободного пробега свечения нет. Это прианодный плазменный слой, она электрически нейтральна. То есть необходимо брать не очень малый объём, чтобы плазма была электрически нейтральна. Радиус этого объёма называется радиусом Дебая. Неравновесность возникает за счёт теплового движения, происходит релаксация небыстро.

–электрическая энергия в единице объёма.

–энергия одной частицы (n₀ – число частиц). На 2 умножаем из-за ионизации.

, где – заряд на единицу площади.

l – размер, который обеспечивает то, что будет относительным равновесием. Это радиус Дебая (R_Д или Д).

Другой самостоятельный разряд – кисть или корона. Возникает в частности в атмосфере при больших напряжённостях электромагнитного поля: гроза, молнии, ураган. На вершинах мачт возникает градиент потенциала. Появляется свечение, которое называется «огни святого Эльма». Это и есть коронный, или кистевой разряд. Корона возникает, если заряд положительный, кисть – если отрицательный.

Ещё один тип самостоятельной проводимости – искрение. В природе это молния. Она возникает между объектами с высокой разностью потенциалов, например между разноимённо заряженными тучами. Чаще молния возникает между землёй и тучей. В последнем случае молния бьёт из земли в тучу. Возникает молния очень быстро (большие скорости звука). Молния передаётся светом, фотоны ионизируют пути. Возникают стримеры – области повышенной ионизации.