Задание №2 Вакуумные приборы 2017

Задание №2

При выполнении Задания №2 используется следующий нумерованный список вакуумных приборов, изучаемых в курсе:

Порядковый номер прибора Nпр	Название
5	Триод и тетрод
3	Клистрон
4	Отражательный клистрон
1	ЛБВ-О типа
11	ЛОВ О типа
10	Магнетрон
6	Митрон
9	ЛБВ-М типа
7	Гироторон
8	Убитрон
2	Лазер на свободных электронах

Задача №1.

Из представленного списка выберете «свой» прибор согласно правилу

. Если Ваш номер превышает число 11, то

Для этого прибора опишите:

• конструкцию и принцип действия, используя: классический гидродинамический подход и квантовый подход.

• «Изобретите» гибридный прибор, используя «свой» прибор и любой из представленных 11-ти.

• Оцените характерный размер области взаимодействия прибора, если он работает на частоте .

Примечание: весовой коэффициент задачи 3балла

Задача №2

Приборы с квазистатическим управлением. Триод.

Рассчитать диапазон углов пролета в промежутке катод-сетка для триода, работающего в одном из режимов А, В или С. Рабочая частота , расстояние катод-сетка 0.1*, постоянное напряжение на аноде 100* , проницаемость сетки 0,01*(. Рассчитайте для этих углов коэффициент взаимодействия. Используя полученные результаты, объясните, почему триоды неэффективны на высоких частотах.

Примечание: весовой коэффициент задачи 2балла

Задача №3.

Приборы с динамическим управлением. Клистрон.

Рассчитать угол пролета, при котором электрон, попавший в ускоряющую фазу напряжения, догонит электрон, попавший в тормозящую фазу. Расчет провести в кинематическом приближении. При расчетах принять: постоянное ускоряющее напряжение , длину зазора (область взаимодействия) , глубину скоростной модуляции , рабочая частота .

Как изменится процесс группирования при учете сил пространственного заряда, если ток луча равен , а диаметр луча ? На каком расстоянии от середины модулирующего зазора будет максимальная группировка?

Примечание: весовой коэффициент задачи 2балла

Задача №4.

Приборы с динамическим управлением. ЛБВ.

Провести расчет параметров спиральной замедляющей системы (ЗС) для ЛБВ.

Исходные для расчета (заданные) величины:

• Коэффициент усиления по мощности

• Первеанс электронного пучка

• Радиус электронного пучка

• Отношение радиуса пучка к радиусу спирали

• Ускоряющее напряжение пучка

• Ускоряющее напряжение различно для различных вариантов

вычисляется по правилу:

.

Определяются следующие величины и параметры:

• Ток и мощность электронного пучка – I_0, P₀

• Скорость электронного пучка

• Шаг спиральной ЗС – p, при котором выполняются условия синхронизма движения пучка и электромагнитной волны

• Длина спиральной ЗС, которая обеспечивает заданное значение коэффициента усиления

Для расчетов могут быть использованы следующие соотношения:

,

Где - постоянная усиления, при ее расчете сопротивление связи принять равным ,

– длина замедляющей системы, выраженная в длинах замедленных волн

Примечание: весовой коэффициент задачи 1балл

Задача №5.

Приборы с динамическим управлением. Приборы М-типа

1. Рассчитать значение критической магнитной индукции для значения d = 0,5 см и значения потенциала U_a из задачи № 4

2. Полагая определить высоту прикатодного электронного слоя y_max

3. Рассчитать шаг электронной траектории h

4. Полагая распределение потенциала в междуэлектродном промежутке линейным, найти значение максимальной скорости в электронном облаке.

Для выполнения задания воспользоваться формулами

, , ,

и законом сохранения полной энергии.

Примечание: весовой коэффициент задачи 1балл

Задача №6.

Приборы с динамическим управлением. Гирорезонансные приборы. Гиротрон.

Расчет параметров спиральной траектории электронного пучка гиротрона. Исходные для расчета (заданные, выбираемые) величины:

• Ускоряющее напряжение пучка , где – значение ускоряющего напряжения из Задачи №4

• Значение частоты микроволнового поля f из условия

• Отношение поперечной и продольной скорости электрона

Определяемые величины:

• Значение индукции магнитного поля

Вычисляется из условия циклотронного резонанса

, где .

• Значения полной скорости электрона и её продольной и поперечной составляющих

.

• Радиус спиральной траектории электрона .

Вычисляется из условия баланса центробежной и магнитной сил.

• Время одного оборота электрона – циклотронный период

• Шаг спиральной траектории – циклотронная длина волны

Примечание: весовой коэффициент задачи 1балл