Магнетрон

Магнетрон – это устройство, предназначенное для генерации мощных электрических колебаний высокой частоты, используемых в радиолокационных станциях слежения спутников.

Термин “магнетрон” был предложен А.Халлом в 1921году, который впервые опубликовал результаты теоретических и экспериментальных исследований работы прибора в статическом режиме и предложил ряд конструкций магнетрона. Дальнейшие исследования, разработки новых конструкций и применение магнетронов провели А.Жачек, Д.Рэндалл, Г.Бут и другие.

Основные характеристики:

Магнетроны могут работать на различных частотах от 0,5 до 100 Ггц, с мощностями от нескольких Вт до десятков кВт в непрерывном режиме и от 10 Вт до 5 Мвт в импульсном режиме. КПД составляет до 80%.

Магнетроны бывают как неперестраиваемые, так и перестраиваемые в небольшом диапазоне частот (~10 %). Для медленной перестройки частоты применяются механизмы, приводимые в движение рукой, для быстрой — ротационные и вибрационные механизмы.

Магнетроны сверхвысоких частот (СВЧ) используются в радиолокационной технике. Резонансный магнетрон состоит из одного блока, который представляет собой металлический толстостенный цилиндр с прорезанными в стенках полостями, выполняющими роль объемных резонаторов. Резонаторы образуют кольцевую колебательную систему. К анодному блоку закрепляется цилиндрический катод. Внутри катода закреплен подогреватель. Магнитное поле, параллельное оси прибора, создается внешними магнитами.

Простой магнетрон для измерения удельного заряда представляет собой двух электродную лампу, содержащую накаливаемый катод и холодный анод и помещаемую во внешнее магнитное поле (рис.168).

Рис.168	Рис.169

Если бы магнитного поля не было, то электроны, вылетающие из катода радиусом а, двигались бы в электрическом поле вдоль прямых линий (на рис.168 при ), перпендикулярно катоду и все попадали бы на анод (А).

При наличии магнитного поля траектории электронов искривляются из-за действия на электроны силы Лоренца. Если магнитное поле достаточно велико, то траектории электронов не пересекаются плоскости анода и имеют вид, изображенный на рис.169. В этом случае ни один электрон не достигает анода (рис.168 ). Из опытов и теории следует, что для каждого данного напряжения U между катодом и анодом существует некоторое критическое значение магнитной индукции , при котором траектории электронов касаются поверхности анода.

Если , то все электроны доходят до анода и пойдет ток (см.рис.168 ).

Если , то ни один электрон не достигает анода и ток равен нулю. Расчет показывает, что критическое значение индукции определяется по формуле:

.

(405)

где d - расстояние между катодом и анодом.

Измеряя на опыте по формуле (405), можно определить удельный заряд электрона:

.

(406)

На практике применяются цилиндрические магнетроны. Поэтому формула (406) имеет вид:

,

(407)

где a –радиус катода, b – радиус анода.

3.1.6. Магнитный поток . Работа проводника с током в однородном магнитном поле

Дата добавления: 2014-01-07