Klim_79 ( Слушатель ) | |
13 окт 2016 18:51:48 |
KonOnOff ( Слушатель ) | |
13 окт 2016 20:59:50 |
Цитата: Klim_79 от 13.10.2016 16:51:48
OPS ( Слушатель ) | |
13 окт 2016 21:52:59 |
Цитата: KonOnOff от 13.10.2016 18:59:50
KonOnOff ( Слушатель ) | |
13 окт 2016 22:05:41 |
expentel ( Слушатель ) | |
13 окт 2016 23:58:55 |
Цитата: KonOnOff от 13.10.2016 20:05:41
НАлЕ ( Профессионал ) | |
14 окт 2016 00:13:28 |
Цитата: expentel от 13.10.2016 21:58:55
KonOnOff ( Слушатель ) | |
14 окт 2016 00:57:36 |
Цитата: expentel от 13.10.2016 21:58:55
expentel ( Слушатель ) | |
14 окт 2016 08:29:36 |
slavae ( Слушатель ) | |
14 окт 2016 09:40:31 |
Цитата: expentel от 14.10.2016 06:29:36
Брянский ( Слушатель ) | |
14 окт 2016 10:21:00 |
Цитата: slavae от 14.10.2016 07:40:31
Цитата: ЦитатаПринцип действия
Гиротрон представляет собой разновидность мазера на циклотронном резонансе. Это означает, что в основе его работы лежит эффект вынужденного излучения свободных электронов, помещённых во внешнее магнитное поле и вращающихся с циклотронной частотой, равной частоте излучения.
Объяснение принципа работы гиротрона возможно как с квантовой, так и с классической точки зрения.
С квантовой точки зрения электрон, помещённый в магнитное поле, представляет собой гармонический осциллятор, уровни энергии которого представляют собой хорошо известные уровни Ландау. В нерелятивистском приближении энергетические уровни Ландау эквидистантны, что означает, что вероятности вынужденного излучения и резонансного поглощения излучения электронами равны между собой, и следовательно, генерация излучения невозможна. Существует разные способы нарушить это равенство, но в гиротронах используется принципиальная неэквидистантность уровней, обусловленная релятивистскими эффектами. При этом сами электроны обычно имеют скорости много меньше скорости света, поэтому эта неэквидистантность мала. Чтобы в таких условиях была возможна генерация, требуется, чтобы линии поглощения и излучения были достаточно узкими. Обычно этого невозможно добиться в силу доплеровского уширения этих линий. Однако в резонаторах, работающих вблизи критической частоты (то есть частоты, ниже которой распространение волн в данном резонаторе невозможно), волновой вектор волны практически перпендикулярен магнитному полю, и эффект Доплера практически отсутствует. Таким образом, удаётся реализовать классическую схему вынужденного излучения в системе с неэквидистантным спектром, аналогичную мазерам и лазерам на атомах.
С классической точки зрения генерация в гиротронах объясняется неустойчивостью пучка вращающихся в магнитном поле электронов при наличии электромагнитной волны на резонансной частоте, приводящей к фазовой группировке электронов и усилению волны. При этом условие фазового синхронизма между электронами и излучением имеет вид:
ω − k ∥ v ∥ ≈ s ω c {\displaystyle \omega -k_{\parallel }v_{\parallel }\approx s\omega _{c}} ,
где ω — частота излучения, ωc — циклотронная частота, k ∥ , v ∥ {\displaystyle k_{\parallel },v_{\parallel }} — продольные (относительно направления магнитного поля) волновой вектор излучения и скорость электронов, s = ± 1 , ± 2 , … {\displaystyle s=\pm 1,\pm 2,\dots } . В гиротронах это условие удовлетворяется за счёт работы на частотах, близких к критическим частотам резонатора, для которых ω / k ∥ ≫ c {\displaystyle \omega /k_{\parallel }\gg c} ( c {\displaystyle c} — скорость света), таким образом, добавка k ∥ v ∥ {\displaystyle k_{\parallel }v_{\parallel }} , обусловленная эффектом Доплера, мала, что повышает КПД устройства. Обычно гиротроны работают на первой гармонике циклотронной частоты ( s = 1 {\displaystyle s=1} ), но возможно осуществление генерации и на кратных частотах.
Из теории волноводов известно, что критическая мода волновода практически полностью отражается даже от открытого конца. Излучение происходит только за счёт дифракции. Поскольку гиротроны работают на частотах, близких к критическим, это позволяет использовать в их устройстве открытые резонаторы, что является одним из преимуществ гиротронов. В современных гиротронах используется также специальное преобразование вышедшего излучения в гауссов пучок за счёт использования изогнутых зеркал специальной формы.
Важным для работы гиротрона является и устройство источника электронов — катода. Чтобы электроны эффективно отдавали свою энергию излучения, необходимо, чтобы они имели существенные поперечные скорости. Этого можно достичь, лишь если на поверхности катода существует достаточно большое электрическое поле, поперечное магнитному полю. Поэтому катоды в гиротронах работают вдали от режима насыщения пространственным зарядом.
expentel ( Слушатель ) | |
15 окт 2016 00:40:33 |
Цитата: slavae от 14.10.2016 07:40:31
Удаленный пользователь | |
15 окт 2016 01:50:31 |
Цитата: expentel от 14.10.2016 22:40:33
KonOnOff ( Слушатель ) | |
14 окт 2016 21:10:51 |
Цитата: expentel от 14.10.2016 06:29:36
gorgonix ( Слушатель ) | |
14 окт 2016 22:04:53 |
Цитата: KonOnOff от 14.10.2016 19:10:51
KonOnOff ( Слушатель ) | |
14 окт 2016 22:25:56 |
Цитата: gorgonix от 14.10.2016 20:04:53
gorgonix ( Слушатель ) | |
14 окт 2016 22:32:24 |
Цитата: KonOnOff от 14.10.2016 20:25:56
gorgonix ( Слушатель ) | |
14 окт 2016 22:40:40 |
KonOnOff ( Слушатель ) | |
14 окт 2016 22:56:57 |
Цитата: gorgonix от 14.10.2016 20:32:24
Удаленный пользователь | |
14 окт 2016 23:25:39 |
Dancomm ( Практикант ) | |
14 окт 2016 01:11:39 |
Цитата: Klim_79 от 13.10.2016 16:51:48
KonOnOff ( Слушатель ) | |
14 окт 2016 01:20:27 |
OPS ( Слушатель ) | |
14 окт 2016 01:23:06 |
Цитата: Dancomm от 13.10.2016 23:11:39
ВТБ! ( Слушатель ) | |
14 окт 2016 09:29:39 |
BlackShark ( Эксперт ) | |
14 окт 2016 03:15:44 |
Цитата: Dancomm от 13.10.2016 23:11:39
rusyes ( Слушатель ) | |
14 окт 2016 07:22:15 |
gorgonix ( Слушатель ) | |
14 окт 2016 21:50:28 |
Цитата: Dancomm от 13.10.2016 23:11:39