CC BY
13
М. В. ДЕРЕНОВСЬКИЯ, Н. Б. ПИРОГОВА
ДОСЛЩЖЕННЯ ЕЛЕКТРОСТАТИЧНОГО ПОЛЯ КОЛЕКТОРА ЗА ДОПОМОГОЮ ЕЛЕКТРОННОГО ЗОНДА
Вщ колектора, який е невщ'емною частиною потужних прилад1в надвисоких частот, значною м1рою залежать Тх енергетичш пара-метри. ГПдвищити коефЫент корисно\' прилад1в можна спещ-альним колектором, для розробки якого потр1бно знати вплив динатронного ефекту ¡з стшок колектора на поле 1 процеси, яю вщбуваються в його робочому простор!.
У теоретичних працях, пов'язаних з розрахунком високоефек-тивних колекторних систем, не береться до уваги динатронний ефект. Тому бажаною була б експериментальна перев1рка впливу вторин-но1 ем!сп на колекторну оптику, зокрема на формування електрич-ного поля об'емного заряду електрошв всередиш колектора.
Техшка вшшрювання пучшв електрошв та Тх пол ¡в — вщстала частина електронно1 оптики. 1стотним недолжом уах метод ¡в вим!рювання поля е те, що внесения в нього стороннього тша спот-ворюе саме поле. Кр1м того, ва щ методи непридатш для досль дження потужних електронних систем з великою густиною енергп електрошв, яю заповнюють досл1джуваний проел р.
Найкращим ¡нструментом для вим1рювання пол1в у колекторг потужно'1 лампи може бути електронний зонд. Метод зондуючого пучка не новий. Вш базуеться на вщхиленш зондуючого пучка полем (у нашому випадку електричним), напрям якого не однако-вий з напрямом руху електрошв пучка. Зв'язок м1ж полем 1 вщ-хиленням пучка з деяким спрощенням [1] можна записати у виглядг
сКУ
2и' йг
У (г)
2и' йу
= 0,
де у, г — координата прямокутноУ системи, в якш проходить траек-
тор1я зондуючого пучка; и (у, г) — потенщал у точщ (у, г) вщносно катода зондуючоТ' гар-мати.
Треба зауважити, що це р1вняння, якщо вщома не вся траекто-р1я, а лише даш на границ! колектора, як у нашому випадку,.
I<г(уг1г).
придатне для анал1зу найпроспших пол ¡в [2]. Проте електричне поле в колектор1 являе собою просторову систему, часто без осьо-во1 симетри. Вообразите анал1тично траекторш електрошв зондуючого пучка в такому пол1 1 розв'язати де р1вняння в бшыиос™ випадюв майже неможливо. Значно спростити операщю визначення електричного поля по юнцевих точках траекторш електрошв зондуючого пучка можна, якщо скористатися для розв'язання задач 1 аналоговою машиною — траектографом або мембраною.
На рис. 1 показано один з поперечних перер131в експерименталь-ного колектора. Положения перер1зу вщносно поздовжныи оа
колектора х вибирають так, щоб величина Ех була дуже малою. У цьому випадку ми зможемо одержати в площиш у, г точну картину розподшу по-тенщалу. Виб1р певного положения на ос1 х площини пе-рер1зу, в якш проводиться зондування потенщалу, в дано-му випадку щлком припусти-мий, тому що нав1ть за таких умов можна одержати юльюс-ш дан! про вплив вторинжл ем1сп на формування потен-щального поля в цьому пере-р1зь
Зондуючий пучок 1 вводиться в робочий проспр колектора 2 через вузью шдлини, прор1заш в стшках колектора. уи гг, Уу , Уг1— вщповщш значения вхщних координат 1 швидкосп пучка. Траектор1я зондуючого пучка проходить в пол1 об'емного заряду електрошв 3 1 виходить 1з внутршньоТ зони колектора з координатами г/2, 2о 1 складовими швидкосп Уу
Як показано в робот1 [3], досить двох траекторш для однозначного визначення поля м1ж ними при наявносп даних про поле в будь-якш точщ одше'1 з траекторш.
Таким чином, для визначення поля в усш робочш зош колектора в перер!з1 х досить юлька раз1в прозондувати його, змшюючи кожного разу початков1 умови 1 одержуючи в експеримешч вщпо-вщш вихщш. Дал1 на траектограф1 або на мембраш шдбираемо поле на багатоелементшй модел1 так, щоб досягти в1дпов1дносп вхщних 1 вихщних умов, одержаних експериментально 1 на траекто-граф1 або мембраш. Електричне поле в цьому випадку (з урахуван-ням закошв моделювання) е шуканим полем у колекторк
Для пол1в з акс1альною симетр1ею певне значения може мати спос1б, в якому враховуеться час перебування електрона в пол1, що зондуеться. Електрон або пакет електрошв впускаеться в про-
cTip колектора в рад1альному напрям1 i3 зондуючо1 гармати, катод яко1 мае вщ'емний вщносно стшок колектора потенщал, мен-ший, шж провисания потенщалу в колектори Електрони заглиб-люються в поле i в1дбиваються вщ точки простору з потенщалом катода зондуючоТ гармати. Час перебування електрона в потен-щальному шш залежить в1д його заглиблення в нього.
Як i у випадку з вщхиленням пучка, зробимо ряд вим1рювань, зокрема часу, змшюючи потенщал катода гармати, i експеримеи-тально одержуемо значения потенщалу Ult U2, . . ., Un та вщпо-
вщш 1м значения часу tlt t2, . . ., tn. Координата rlt r2.....rn
для точок з потенщалами Ult Uz, . . .,Ua можна знайти анал!тично або з використаниям аналогового пристрою.
Л1ТЕРАТУРА
1. Зинченко Н. С. Курс лекций по электронной оптике. Изд-во Харьковского университета, 1961.
2. Warren R.— Phys. Rev., 98, 6, 1650, 1955.
3. Г р и н б е р г Г. А. Избранные вопросы математической теории электрических и магнитных явлений. Изд-во АН СССР, 1948.
М. В. ДЕРЕНОВСКИЙ, Н. Б. ПИРОГОВА
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ КОЛЛЕКТОРА С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННОГО ЗОНДА
Краткое содержание
В статье рассматривается возможность практического использования метода зондирующего пучка. Показаны пути решения задачи о нахождении поля объемного заряда в коллекторе СВЧ-приборов по данным, полученным в результате зондирования электронным пучком исследуемого пространства в одном из сечений.
Подобные исследования необходимы для разработки коллекторных систем высокоэффективных СВЧ-приборов.
М. V. DERENOVSKY, N. В. PIROGOVA
ELECTROSTATIC COLLECTOR'S FIELD INVESTIGATIONS WITH THE HELP OF ELECTRONIC PROBE
Summary
In this article the possibility of practical use of probe beam method is considered.
It's shown how to find out space charge field distribution in microwave tubes collectors using results of probe beam measurements of investigated space of the collectors cross-sections.
Such investigations are necessary in special collector system design for microwave tubes of high efficiency.
