Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

РЕЛЯТИВИ́СТСКАЯ ВЫСОКОЧАСТО́ТНАЯ ЭЛЕКТРО́НИКА

  • рубрика

    Рубрика: Физика

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 28. Москва, 2015, стр. 378-379

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: М. И. Петелин

РЕЛЯТИВИ́СТСКАЯ ВЫСОКОЧАС­ТО́Т­НАЯ ЭЛЕКТРО́НИКА (от лат. relativus – относительный), раз­дел тех­нич. фи­зи­ки, в ко­то­ром рас­смат­ри­ва­ет­ся пре­об­ра­зо­ва­ние энер­гии мощ­ных элек­трон­ных по­то­ков в ко­ге­рент­ное элек­тро­маг­нит­ное из­лу­че­ние.

В диа­па­зо­не час­тот от ги­га­герц (ГГц) до те­ра­герц (ТГц) дей­ст­вие наи­бо­лее мощ­ных ге­не­ра­то­ров и уси­ли­те­лей ос­но­ва­но на дли­тель­ном рас­пре­де­лён­ном взаи­мо­дей­ст­вии элек­тро­маг­нит­ных волн с элек­трон­ны­ми пуч­ка­ми в ва­ку­ум­ных ка­на­лах. В при­бо­рах с пря­мо­ли­ней­ны­ми тра­ек­то­рия­ми пуч­ков элек­тро­нов их ско­рость близ­ка к фа­зо­вой ско­ро­сти од­ной из про­стран­ст­вен­ных гар­мо­ник ра­бо­чей вол­ны (син­хро­низм), а в при­бо­рах с пе­рио­дич. кри­во­ли­ней­ны­ми тра­ек­то­рия­ми элек­трон­ных пуч­ков ис­поль­зу­ет­ся ре­зо­нанс ме­ж­ду ко­леб­лю­щи­ми­ся элек­тро­на­ми и элек­тро­маг­нит­ной вол­ной. Кон­фигу­ра­ция лю­бо­го из та­ких при­бо­ров оп­ти­ми­зи­ру­ет­ся так, что: 1) вы­со­ко­час­тот­ное (ВЧ) по­ле осу­ще­ст­в­ля­ет мо­ду­ля­цию ин­жек­ти­ро­ван­но­го ста­цио­нар­но­го элек­трон­но­го пуч­ка; 2) при по­сле­дую­щем дви­же­нии элек­тро­ны груп­пи­ру­ют­ся в ком­пакт­ные сгу­ст­ки; 3) на за­клю­чит. ста­дии элек­тро­маг­нит­ная вол­на от­би­ра­ет у элек­трон­ных сгу­ст­ков зна­чит. часть их энер­гии.

Для по­вы­ше­ния мощ­но­сти ВЧ ва­ку­ум­ных элек­трон­ных при­бо­ров при их про­ек­ти­ро­ва­нии уве­ли­чи­ва­ют ра­бо­чее на­пря­же­ние и элек­трон­ный ток. При им­пульс­ных на­пря­же­ни­ях от до­лей до де­сят­ков ме­га­вольт ис­поль­зу­ют тер­мо­ка­тод­ные элек­трон­ные пуш­ки с то­ка­ми до со­тен ам­пер и взры­во-эмис­си­он­ные элек­трон­ные пуш­ки с то­ка­ми до со­тен ки­ло­ам­пер. В та­ких пуч­ках ско­рость элек­тро­нов до­сти­га­ет ве­ли­чин, близ­ких к ско­ро­сти све­та, и ди­на­ми­ка элек­тро­на опи­сы­ва­ет­ся на ос­но­ве ре­ля­ти­ви­ст­ской тео­рии. В этом слу­чае для при­бо­ров с пря­мо­ли­ней­ной тра­ек­то­ри­ей уп­ро­ща­ет­ся струк­ту­ра син­хрон­ной элек­тро­нам элек­тро­маг­нит­ной вол­ны, а для при­бо­ров с пе­рио­дич. кри­во­ли­ней­ны­ми тра­ек­то­рия­ми элек­тро­нов от­но­ше­ние час­то­ты из­лу­че­ния к час­то­те ко­ле­ба­ний час­тиц про­пор­цио­наль­но квад­ра­ту энер­гии элек­тро­нов.

Им­пульс­ные ге­не­ра­то­ры с взры­во­эмис­си­он­ны­ми ка­то­да­ми име­ют мощ­но­сти по­ряд­ка не­сколь­ких ги­га­ватт в диа­па­зо­не сан­ти­мет­ро­вых волн и 102 МВт в диа­па­зо­не мил­ли­мет­ро­вых волн. Ла­зер на сво­бод­ных элек­тро­нах (ЛСЭ) име­ет ме­га­ватт­ную мощ­ность в те­ра­гер­це­вом диа­па­зо­не. Раз­ра­ба­ты­ва­ют­ся мощ­ные им­пульс­ные ЛСЭ в рент­ге­нов­ском диа­па­зо­не.

В пер­спек­ти­ве мощ­ные ВЧ ре­ля­ти­ви­ст­ские элек­трон­ные при­бо­ры мо­гут ис­поль­зо­вать­ся в ра­дио­ло­ка­ции, при ис­сле­до­ва­нии ма­те­риа­лов и в ка­че­ст­ве ус­ко­ри­те­лей за­ря­жен­ных час­тиц.

Вернуться к началу