Билет №4.

1. Параметры и характеристики электронных пушек.

Система управления электронным лучом. Система управления электронным лучом электронной пушки ВТР 200-300/25 ничем не отличается от традиционных систем с одной магнитной линзой и отклоняющей системой, за исключением неэлектрического способа регулирования мощности электронного луча изменением расхода рабочего газа через разрядное пространство пушки. Конструкция отклоняющей системы позволяет работать на частотах развертки до 500 Гц.

Система подачи рабочего газа. Система подачи рабочего газа очень проста и обычно состоит из источника рабочего газа (генератора газа или баллона), подсоединенного к пушке через редуктор и дозирующий вентиль, с помощью которого осуществляется установка и регулирование рабочих режимов пушки. Откачная система электронно-лучевой установки должна обладать достаточной производительностью, чтобы обеспечить при рабочем вакууме в технологической камере откачку дополнительного потока водорода от одной пушки ВТР порядка 7-10 л·Торр/сек. Практика эксплуатации плавильных установок с бустерными насосами показывает, что доля потока рабочего газа пушки в общем потоке откачиваемого из технологической камеры газа редко превышает 10%.

Система охлаждения. Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что тепловыделение на электродах пушки при максимальных и неблагоприятных режимах могут достигать 10-15 кВт,что требует интенсивного принудительного водяного охлаждения как катода, так и анода. Гидравлические сопротивления каналов охлаждения катода и анода позволяют пропускать через них при давлении 4 атм 0,25 и 0,3 л/сек воды соответственно, что позволяет иметь двукратный запас по охлаждению. Однако в процессе длительной эксплуатации тепловыделение на электродах может вырасти, а эффективность их охлаждения уменьшиться, что может привести к выходу пушки из строя. Поэтому очень важен контроль тепловыделения на электродах.

Система контроля параметров пушки. При работе электронно-лучевой установки с пушкой ВТР измерениям подлежат: ток разряда, ускоряющее напряжение, предельный и рабочий вакуум пушки, а также предельный и рабочий вакуум в технологической камере. Для измерения тока и напряжения пушки могут использоваться любые электроизмерительные методы и приборы; при этом желательно использовать и самописцы — это позволяет более достоверно оценивать состояние пушки, особенно после аварийных или нестандартных ситуаций.

2. Использование высших типов колебаний в резонаторах для улучшения выходных параметров многорезонаторных клистронов.

Билет №5.

1. Назначение и классификация и параметры резонаторов.

Оптический резонатор — совокупность нескольких отражающих элементов, образующих открытый резонатор (в отличие от закрытых объёмных резонаторов, в диапазоне СВЧ), формирующих стоячую световую волну. Оптические резонаторы являются одним из основных элементов лазеров, обеспечивая обратную связь для взаимодействия лазерного излучения с активным элементом.

Типы резонаторов:

Оптические резонаторы могут содержать большое количество отражающих и других элементов, но наиболее часто применяются двухзеркальные резонаторы, зеркала которых плоские или сферические. В зависимости от радиусов зеркал и их взаимного расположения выделяют следующие типы двухзеркальных резонаторов:

• Плоскопараллельный (R_1=R_2=\infty) - так называемый резонатор Фабри-Перо. Широко используемой в лазерной технике разновидностью резонатора с плоскопараллельными зеркалами является резонатор с брегговскими отражателями, представляющими собой многослойные диэлектрические или полупроводниковые структуры.

• Конфокальный (R_1=R_2=L). Конфокальный резонатор образован двумя одинаковымисферическими зеркалами, оси и фокусные расстояния которых совпадают. Поле в таком резонаторе концентрируется около оси, что снижает дифракционные потери в таком резонаторе. Данный тип резонатора мало чувствителен к разъюстировке, однако объем активной области используется неэффективно.

• Полуконфокальный (R_1=2L, R_2=\infty). Полуконфокальный резонатор образован одним плоским и одним сферическим зеркалом, радиус кривизны которого равен удвоенной длине резонатора. По своим свойствам он аналогичен конфокальному резонатору с удвоенной длиной.

• Концентрический (R_1=R_2=L/2). Концентрический резонатор образован двумя сферическими зеркалами, оси и центры кривизны которых совпадают. В таких резонаторах дифракционные потери для неаксиальных мод быстро возрастают, что используется для селекции мод.

• Полуконцентрический (R_1=L, R_2=\infty). Образован одним сферическим зеркалом и одним плоским, по своим свойствам близок к концентрическому резонатору.

Признаков классификации резонаторов достаточно много. Их классифицируют по в,идам пьезоэлектрика, 'конструктивным различиям, назначению, условиям эксплуатации, диапазонам частот, видам механических колебаний ПЭ и ориентации (срезам) кристаллических элементов и некоторым другим признакам.

2. Особенности расчета пушки Пирса со сходящимся электронным пучком.

Полный ток сферического диода в режиме простран­ственного заряда может быть представлен выражнием:

(1)где (-α)2 — функция Ленгмюра, зависящая от величи­ны ρа=Rк/Rа (Rк и Ra — радиусы катода и анода). Плотность тока с катода, очевидно, равна:

(2)

Распределение потенциала между катодом и анодом, как ясно из (1), имеет вид:

Рис. 5. График функ­ции Ленгмюра для сфе­рического диода.

(3)

где p=RK/R, причем R является текущей координатой, а р меняется от 1 до ра.

Для формирования сходящегося аксиально-симме­тричного пучка с использованием катода, имеющего вид участка сферы радиуса RK, необ­ходимо, как и в предыдущем случае, заменить действие отбра­сываемой части потока полем, образуемым фокусирующим элек­тродом, имеющим потенциал ка­тода, и анодом. Форму электродов, обеспечи­вающую вдоль границы пучка распределение потенциала, соот­ветствующее (3), подбирают, как описано ранее, на электроли­тической ванне с применением пластины из диэлектрика, имити­рующей границу пучка. На (рис. 6) представлены конфигурации электродов, формирующих схо­дящиеся аксиально-симметричные потоки при различ­ных ра и углах схождения Θ.

Рис. 6. Примеры конфигурации электродов пушек сферического типа при различных Θ и ра

Эквипотепциаль, соответствующая фокусирующему электроду, подходит к границе потока под углом 67,5°, остальные — под углом 90°.

На практике обычно выполняют электроды более простой формы, в той или иной степени аппроксимирую­щей контуры требуемых поверхностей (рис. 7 и 8)

Рис. 7. Пример практической конфигурации электродов пуш­ки сферического типа. К — катод; ФЭ — фокусирующий электрод; а — анод.

Рис. 8. Пример пушки с про­стой конфигурацией электро­дов. К — катод; ФЭ — фокусирующий электрод; а — анод.