Задание №2 Вакуумные приборы 2017
.docxЗадание №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 – I0, 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
-
Рассчитать значение критической магнитной индукции для значения d = 0,5 см и значения потенциала Ua из задачи № 4
2. Полагая определить высоту прикатодного электронного слоя ymax
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