Направления и разделы вакуумной электроники
Вакуумная электроника — это раздел электроники, который занимается исследованием взаимодействия между потоком свободных электронов и электрическими и магнитными полями в вакууме, а также разработкой и внедрением электронных устройств и приборов, где данное взаимодействие используется.
Вакуумная электроника состоит из таких разделов, как:
- Катодолюминесценция (электронная люминесценция).
- Формирование электромагнитных полей при помощи систем резонаторов, устройств ввода и вывода энергии, а также замедляющих систем.
- Формирование потоков электронов и ионов.
- Управление потоками ионов и электронов.
- Эмиссионная электроника, которая охватывает вопросы вторичной электронной эмиссии, исследования антиэмиссионных покрытий, исследование катодов, туннельной эмиссии и т.п.
- Поверхностные явления (образование неоднородностей и пленок на поверхности изоляторов и электронов).
- Теплофизические процессы (изменение формы при нагреве, испарение в вакууме, отвод тепла от составляющих приборов, а также разрушение поверхности металлов при импульсном нагреве.
- Технология обработки поверхности, в том числе лазерная, электронная и ионная.
- Газовые среды — раздел, в состав которого входят вопросы получения и поддержания оптимального давления и состава газа в газоразрядных приборах
Устройства и приборы вакуумной электроники. Электронные лампы
Вакуумные электронные приборы — это электронные устройства, в которых используется взаимодействие потока свободных электронов с электрическими и магнитными полями в вакууме.
Электронные вакуумные устройства и приборы, как правило, представляют собой металлические, керамические или стеклянные сосуды (запаянные) с электродами различного вида внутри, которые соединены между собой контактами внешнего разъема устройства посредством керамического или вакуумного-плотного изолятора. Из этих приборов предварительно удаляется воздух. Процесс откачивания воздуха сопровождается прогревом (тепловым, частотным, реже сверхвысокочастотным) внутренней части прибирая, с целью удаления адсорбированных газов. В некоторых случаях для их удаления используется геттер, представляющий собой кольцо или круг из тонкой жести, которая покрыта металлическим барием или специальным химическим составом, способным поглощать газ. Уровень оставшегося газа напрямую влияет на степень точности прибора. В каждом вакуумном устройстве присутствуют катод и анод. В качестве рабочего вещества в вакуумных приборах используется поток электронов, летящий от катода к аноду и на своем пути взаимодействующий с простыми и сложными электродами.
Все электронные вакуумные приборы делятся на пять групп:
- Рентгеновские устройства. К данной группе приборов относятся рентгеновидиконы и рентгеновские трубки.
- Фотоэлектронные устройства. К данной группе приборов относятся электронно-оптические преобразователи, усилители яркости, электронные проекторы, вторично-электронные умножители, фотоэлементы, фотоумножители.
- Электронно-лучевые устройства. К данной группе приборов относятся приборы сигнал-свет (дисплей, кинескоп, осциллографическая трубка), приборы свет-сигнал (секон, ортикон, иконоскоп, видикон), приборы свет-свет, приборы сигнал-сигнал, а также электронно-полупроводниковые устройства.
- Сверхвысокочастотные приборы. К данной группе приборов относятся лампы с электростатическим управлением, лампы обратной волны, диодные сверхвысокочастотные генераторы, клистроны, магнетроны, лампы бегущей волны.
- Электронные лампы. К данной группе приборов относятся лучевые тетроды, приемно-усилительные лампы, а также комбинированные и мощные генераторные лампы.
Клистрон — это электронный вакуумный прибор, в котором преобразование постоянного потока электронов в переменный осуществляется посредством модуляции скоростей электронов электрическим сверхвысокочастотным полем и последующей группировкой электронов в сгустки, из-за разности скоростей, в пространстве дрейфа, свободного от сверхвысокочастотного поля.
Электронные лампы представляют собой электронные вакуумные приборы с термоэлектронным катодом и электростатическим управлением электронным потоком, предназначенные для преобразования, детектирования и генерации электрических сигналов. Для управления потоком электронов используется различное количество электродов. По количеству электродов различают диоды, триоды, тетроды, пентоды и т. п. В основном электронные лампы применяются для преобразования, выпрямления и усиления электрических сигналов на частота до 300 мегагерц и генерирования электроколебаний небольшой мощности в измерительных и усилительных радиотехнических устройствах.
