Поток пространственного заряда

Основные закономерности течения газа с пространственным зарядом (электрогидродинамика) были исследованы Штуцером [769]. Поток пространственных зарядов с различными граничными [c.487]

Разд. 7.8.3 был посвящен получению электронных и ионных пучков низкой интенсивности. В пучках высокой интенсивности ток ограничивается пространственным зарядом. Для того чтобы получить максимальный ток, необходимо попытаться создать поток частиц с ограниченным пространственным зарядом или поток пространственного заряда между катодом и выведенным электродом. Следовательно, вначале мы должны изучить теорию потока пространственного заряда. [c.609]

Поток пространственного заряда. Ограниченный заряженный пространственный поток формируется в предположении, что катод имеет неограниченную эмиссионную способность, но ток ограничивается облаком заряженных частиц, формируемым у поверхности катода, так что нормаль- [c.609]

И это выражение можно проинтегрировать непосредственно. Так как пропорционально потенциалу и (в соответствии с нашим определением потока пространственного заряда) первая производная потенциала по г равна нулю вблизи поверхности катода (2=0), в результате получим [c.610]

Очевидно, мы затеяли хлопотное дело. Действительно, форма оставшегося потока пространственного заряда существенно из- [c.611]

Эти два условия устанавливают граничные условия для решения уравнения Лапласа в области пространства за пределами пучка. Электроды пушки Пирса определяются этим решением. Таким образом, пушка Пирса состоит из катода и двух электродов, формирующих пучок. Формы катода и этих электродов зависят от типа потока пространственного заряда, из которого пучок формируется. [c.612]

В качестве простого примера рассмотрим пушку Пирса для получения цилиндрического пучка (см. рис. 167). Начнем с прямолинейного потока пространственного заряда между двумя бесконечными параллельными поверхностями, обсуждавшимися в разд. 12,1.3,1. Вырежем цилиндр радиусом гь из бесконечного [c.612]

Если желательно получить на выходе пушки сходящийся или коллимированный пучок, то необходимо использовать прямолинейный поток пространственного заряда между концентрическими сферическими поверхностями. Естественно, пучок после прохождения пушки будет расширяться, следовательно, необходима дополнительная фокусировка (см. разд. 12.1.4). [c.613]

На рис. 4 показаны результаты исследования структуры электро-газодинамического потока (распределения (р = и тока на зонд 7 ), полученные в сечении х = 70 мм (основной участок струи) при скорости потока на срезе сопла щ = 95 м/ с и потенциале (ро = 10 кВ (режим насыщения) при помощи зонда диаметром 10 мм укрепленного на диэлектрической державке диаметром 3 мм. Для сравнения на этом рисунке приведена эпюра скорости в том же сечении струи. Вне газодинамической струи, где V = 0, величины и не обращаются в нуль, т.е. электрическая струя шире газодинамической. Это объясняется наличием в струе поперечного электрического поля, приводящего к дрейфу заряженных частиц в направлении г. Эпюра пространственного заряда также приведенная на рис. 4, была построена при помощи формулы (3.5). Значение подвижности Ь принималось равным 3.5 см / В с). Величина плотности заряженных частиц на оси [c.367]

Б. Если воспользоваться ионизацией за счет создания слоя пространственного заряда, то траектории пузырей получаются проще, поскольку в этом случае зависимости от координаты г не существует. Так как в настоящее время достаточно точно определить величину плотности пространственного заряда в слое для этого случая невозможно, количественных исследований мы не проводили. Однако у нас наблюдалось хорощее соответствие между манометрическими показаниями и концентрацией потока пузырей. Это тоже доказывает отсутствие накопления заряда на пузырях. [c.438]

Одновременно с ростом стримера, направленного от катода к аноду, начинается образование встречного лавинного потока положительно заряженных частиц, направленного к катоду. Положительный стример представляет собой канал газоразрядной плазмы. Поясним это подробнее. Электронные лавины оставляют на своем пути большое число новообразованных положительных ионов, концентрация которых особенно велика там, где лавины получили свое наибольшее развитие, т. е. около анода. Если концентрация положительных ионов здесь достигает определенной величины (близкой к 10 ионам в 1 см ), то, во-первых, обнаруживается интенсивная фотоионизация, во-вторых, электроны, освобождаемые частицами газа, поглотившими фотоны, притягиваются положительным пространственным зарядом, в головную часть положительного стримера и, в-третьих, вследствие фотоионизации концентрация положительных ионов на пути стримера увеличивается. Насыщение электронами пространства, заполненного положительными зарядами, превращает эту область в проводящую газоразрядную плазму. [c.81]

Газотроном называется газонаполненный диод в качестве газа применяются аргон, неон, а также пары ртути. Отличительной чертой газотрона сравнительно с кенотроном является образование ионных процессов в газовой среде после зажигания газотрона. Поток ионов, смешиваясь с электронами пространственного заряда, нейтрализует отрицательный заряд последнего это обстоятельство приводит к резкому уменьшению падения напряжения между анодом и катодом в среднем эта величина равна 10 16 в. [c.807]

Световая характеристика многокаскадного усилителя представляет собой кривую зависимости анодного тока /д от светового потока Р, падающего на катод (фиг. 156). Световая характеристика на участке от 10-до 10- линейна. При больших световых потоках линейность нарушается за счет утомления катода и за счет пространственных зарядов, образующихся на последних катодах в [c.199]

Пусть есть две взаимопроникающие заряженные жидкости (в частности, это могут быть два электронных или ионных потока), взаимодействие которых определяется общим продольным электрическим полем пространственного заряда Е з. Подобно тому, как мы поступили при анализе ЛБВ, будет считать среды консервативными, пренебрегая силами трения (вязкостью). Потоки, бесконечно широкие, движутся либо в одном по X направлении (попутные пучки), либо навстречу друг другу (встречные пучки) с разными по модулю постоянными скоростями г>01 и г>02 - [c.164]

Система уравнений (7.37) соответствует самосогласованной модели возбуждения электронного волновода электронными потоками. Первое уравнение системы описывает возбуждение электронного волновода заданными потоками, два других описывают группирование электронных потоков под действием суммарного поля пространственного заряда двух электронных потоков. [c.166]

Входное устройство модулирует медленный электронный поток по скорости и по плотности, что приводит к образованию в пространстве дрейфа электронной периодической структуры чередующихся уплотнений и разряжений электронов. Такая ситуация, как показано в гл. 5, соответствует распространению в пучке двух волн пространственного заряда — быстрой и медленной, фазовые скорости которых фб,м = Щ2/ Т Таким образом, роль модулированного потока [c.166]

В предыдущей главе мы столкнулись с тем, что плотность энергии и плотность потока энергии медленной волны пространственного заряда в электронном пучке отрицательны (см. (9.31), (9.32)). На первый взгляд это противоречит некоторым общим принципам. Действительно, например, на возбуждение электромагнитного волнового пакета в среде с дисперсией нужно затратить энергию поэтому, когда подкачка энергии извне прекращается, существующая в диспергирующей среде диссипация (хотя бы и малая) заставит перейти всю энергию [c.200]

По физическому смыслу волны с отрицательной энергией — это такие волны, с ростом амплитуды которых суммарная энергия системы среда — волна уменьшается. Помимо волн в неравновесных средах отрицательной энергией обладают также продольные электростатические волны, спектр которых расположен в области аномальной дисперсии среды йе/йш < 0 для них средняя плотность энергии (И эл) = = и1/16ж) (1 /(1и1) Е) < 0. Поясним смысл понятия отрицательная энергия на уже знакомом нам примере распространения волн пространственного заряда в дрейфующем электронном потоке. Линеаризованные уравнения задачи в использованных уже ранее обозначениях [c.201]

В СВЧ-электронике решение (12.26) используется также в теории распространения волн пространственного заряда в ускоренном электронном потоке [10]. [c.249]

Пушка Пирса. Получение пучка заряженных частиц высокой интенсивности эквивалентно созданию потока пространственного заряда катодом (или ионным -источником) ограниченных размеров в а priori заданном пространстве. Рассмотрим, к примеру, ситуацию, показанную на рис. 167. Имеется плоский катод конечных размеров и необходимо получить поток пространственного заряда между этим катодом и анодом, помещенным на расстоянии d от катода и имеющим потенциал V. Проблема аналогична проблеме потока пространственного заряда между двумя бесконечными поверхностями с тем основным отличием, что необходимо ограничить поперечные размеры потока до размеров, определяемых ограничениями, наложенными на пучок. Другими словами, необходимо убрать большую часть потока и оставить только малую его часть, которую мы и назовем пучком. [c.611]

Поток в канале. Чтобы показать применение основных соотношений к электрогидродинаыическому потоку заряженных твердых частиц в заземленном канале с малой концентрацией частиц (меньше, скажем, 0,25 кг1м ), рассмотрим следующую задачу, для которой основные уравнения гл. 6 упрощаются двумерное движение в электрическом поле (г = 1,2) движение частиц не оказывает существенного влияния на движение непрерывной фазы все частицы имеют один размер s = 1). Рассмотрим случай движения множества заряженных твердых частиц с постоянной скоростью при постоянной продольной скорости Uq потока в двумерном канале шириной 2Ь с заземленными проводящими стенками, как показано на фиг. 10.15. Задача решается с учетом силы вязкости, преодолеваемой частицами, движущимися по направлению к стенкам (скорость и в направлении у). В этом случае электростатические силы, действующие на множество частиц, полностью обусловлены поляризованным зарядом проводящей стенки и пространственным зарядом множества частиц. [c.488]

Одновременно с ростом стримера, направленного от катода к аноду, начинается образование встречного лавинного потока положительно заряженных частиц, направленного к катоду. Положительный стример представляет собой канал газоразрядной плазмы. Это объясняется тем, что электронные лавины оставляют на своем пути большое число вновь образованных положительных ионов, концентрация которьк особенно велика там, где лавины получили свое наибольшее развитие, т. е. около анода. Если концентрация положительньк ионов здесь достигает определенного значения (близкого к 10 ионов в 1 см ), то, во-первых, обнаруживается интенсивная фотонная ионизация, во-вторых, электроны, освобождаемые частицами газа, поглотившими фотоны, притягиваются положительным пространственным зарядом в головную часть положительного стргсмера и, в-третьих, вследствие ионизации концентрация положительных ионов на пути стримера увеличивается. Насыщение электронами пространства, заполненного положительными зарядами, превращает эту область в проводящую газоразрядную плазму. Под влиянием ударов положительных ионов на катоде образуется катодное пятно, излучающее электроны. В результате указанных процессов и возникает пробой газа. Обычно пробой газа совершается практически мгновенно длительность подготовки пробоя газа при длине промежутка 1 см составляет 10 - 10 с. Чем больше напряжение, пркближснпОс к газовому промежутку, тем быстрее может развиться прооой. Если длительность воздействия напряжения очень мала, то пробивное напряжение повышается. [c.119]

Фазовая скорость нарастающей электронной волны Уфэ отличается от скорости замедленной эл.-магн. волны Уф и во всей зоне усиления оказывается меньше скорости электронов это обеспечивает правильную фазовую группировку образующихся сгустков электронов в тормозящей фазе поля и передачу энергии от э-чектрояного потока полю. Вне зоны усиления синхронизм электронов и эл.-магн, волны существенно нарушается, взаимодействие между ними становится слабим и три электронные волны превращаются в одну эл.-магн. волну замедляющей системы и две волны пространственного заряда электронного погона. [c.569]

ПЛАЗМЕННАЯ ЧАСТОТА — частота ленгмюровских колебаний, называемых также плазменными колебаниями и продольными (к II Е) колебаниями пространственного заряда Юр = У4лпе /т , п — плотность, е и — заряд и масса электрона, к — волновой вектор, Е — электрич. поле, вызываемое разделением зарядов. В холодной плазме (Tg = Ti) ленгмюровские колебания не обладают дисперсией, т. в. П. ч. Шр не зависит от длины волны. Подробнее см, в ст. Волны в плазме. ПЛАЗМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА — раздел физики плазмы, изучающий коллективные взаимодействия плотных потоков (пучков) заряж. частиц с плазмой и газом, приводящие к возбуждению в системе линейных и нелинейных эл.-магн. вола и колебаний, и использование эффектов такого взаимодействия. Прикладные задачи, к-рые ставит и решает П. э., определяют её осн, разделы плазменная СВЧ-электроника, изучающая возбуждение в плазме интенсивного когерентного эл.-магн. излучения, начиная от радио-и вплоть до оптич. диапазона длин вола плазменные ускорители, осн. на явлении коллективного ускорения тяжёлых заряж. частиц электронными пучками и волнами в плазме плазменно-пучковый разряд, основанный на коллективном механизме взаимодействия плотных п.уч-кон заряж. частиц с газом турбулентный нагрев плазмы плотными пучками заряж. частиц и коллективные процессы при транспортировке и фокусировке пучков в проблеме УТС (см. Ионный термоядерный синтез) неравновесная плазмохимия, изучающая процессы образования возбуждённых молекул, атомов и ионов при коллективном взаимодействии пучков заряж. частиц с газом и плазмой. [c.606]

В отличие от ускорителей заряж. частиц, в канале П. у. находятся одновременно частицы с зарядами обоих знаков — положит, ионы и электроны, т. е. не нарушается квазинейтралъностъ плазмы. Это снимает ограничения, связанные с пространственным зарядом (см. также Ленгмюра форму.га), и позволяет, наир., получать квазистационарные (т. е. длительностью 10" — 10 с) плазменные потоки с эфф. током ионов порядка млн. А при энергии частиц 100 эВ. [c.610]

С. п. положит, ионов (гл. обр. водорода) снимаются с прианодной плотвой плазмы, имеющей эмиссионную способность до 1 кА/см , и выводятся в сторону катода. В режиме ограничения пространственным зарядом диодный промежуток в ср. нейтрален, но плотность полного тока превышает закон трёх вторых не более чем в два раза из-за локальной раскомпенса-ции ионного и электронного потоков. Ионы с массой М дают тогда лишь малую долю от пол- [c.503]

На рис. дана схема развития катодного С. После того, как головка электронной лавины достигнет анода (рис. а), в межэлектроДном пространстве остаётся облако ионов. Дочернйё лавины, возникающие в результате фотоионизации газа (рис. 5), вливаются в облако положительного заряда. Увеличение плотности заряда приводит к раавитшо самораспространяющегося потока положит. Заряда (рис. в, г) — стримера. Предполагается, чтО в момент перехода лавины в С. в нек-рой точке на оси лавины обращается в нуль результирующее поле (внешнее и поле пространственного заряда лавины), [c.704]

Лит. см, при ст. Автозлектронная эмиссия. В. Н. Шредник. ЭЛЕКТРОННЫЙ ПУЧОК — поток электронов, движущихся по близким траекториям в одном направлении, имеющий размеры, значительно большие в направлении движения, чем в поперечной плоскости. Поскольку Э. п. является совокупностью одноимённых заряж. частиц, внутри него имеется пространственный заряд электронов, создающий собств. электрич. поле. С др. стороны, движущиеся по близким траекториям электроны можно рассматривать как линейные токи, создающие собств. магн. поле. Электрич. поле пространств, заряда создаёт силу, стремящуюся расширить пучок ( кулоновское расталкивание ), магн. поле линейных токов создаёт силу Лоренца, стремящуюся сжать пучок. Расчёт показывает, что действие пространств. заряда начинает заметно сказываться (нри энергиях электронов в неск. кэВ) при токах в неск. десятых мА, тогда как стягивающее действие собств. магн. поля заметно проявляется только при скоростях электронов, близких к скорости света—энергии электронов порядка МэВ. Поэтому при рассмотрении Э. п., используемых в разл. электронных приборах, техн. установках, в первую очередь необходимо принимать во внимание действие собств. пространств, заряда, а действие собств. магн, поля учитывать только для релятивистских пучков. [c.581]

Из уравнений, откыаающих поток анизотропной жидкости (см, (27), стр 191--227), следует, что появление в ЖК пространственного заряда в сочетании с продольным полем Яг Приводит к возникновению потока жидкости в направлении оси 2. Однако этот поток ограничен поверхностями ячейки, ц, следовательно, по условию непрерывности он может существовать только в виде циркуляционного движения с компонентами скорости vx, f, и градиентами [c.96]

Быстродействующий фотопраемник. Для уменьшения ошибки измерения мощности лазеров с модуляцией добротности требуется быстродействующий фотоэлемент с очень широким динамическим диапазоном фоточувствительности. Вакуумные фотодиоды плоскостного типа (с большими выходными токами), о которых ранее уже говорилось ), удовлетворяют этим требованиям, если их правильно использовать. Более того, такие фотодиоды имеют то преимущество, что они способны выдерживать высокое напряжение, при котором уменьшается влияние времени пролета электрона они также обеспечивают фототоки, достаточные для работы с цепями с низким импедансом, которые крайне необходимы для быстрых импульсных измерений. Поскольку такие приборы могут работать в режиме постоянного тока, они обладают линейной фоточувствительностью в очень широком диапазоне. Если считать, что максимальная допустимая нелинейность соотношения между входным потоком и выходным током равна 10%, то максимальный фототок равен приблизительно половине тока, ограниченного пространственным зарядом, при условии, что входной световой поток равномерно распределен по эффективной площади фотокатода. [c.186]

Ускорение пучка осуществляется системой многоэлектронных линз. Потери ионов, обусловленные существованием объемного электрического заряда, создают дополнительные проблемы и при конструировании систем формирования ионных пучков высокой интенсивности. Чаще всего в таких установках применяют двух- и трехэлектродные линзы для создания одно- и двухзазорного ускорения [125]. В сильноточных установках ионного легирования широко используют магнитные квадрупольные линзы, способные компенсировать расширение пучка под действием пространственного заряда. Для обработки больших площадей необходимо либо расфокусировать пучок, либо обеспечить его сканирование. Расфокусировка приводит к неоднородности потока, и на практике чаще используют сканирование пучка. Разработаны различные системы сканирования электростатическое, электромагнитное, механическое сканирование, комбинированные системы. Если к монохроматичности пучка не предъявляется жестких требований, то эффективное сканирование в электромагнитном поле можно обеспечить, модулируя по энергии вытягиваемый из источника пучок ионов [109]. В связи с упоминавшимся пространственным зарядом в сильноточных установках для сканирования часто применяют механические системы пучок ионов неподвижен или сканирует лишь в одной плоскости, а равномерность облучения обеспечивается перемещением обрабатываемой детали. [c.87]

Компфнер решил моделировать систему с отрицательной дисперсией с помощью предварительно модулированного потока электронов, движущегося в трубке дрейфа, в котором распространяются дисперсные волны пространственного заряда. Предложенный генератор представлен на рис. 6.17 [87, с, 734]. По признанию самого Компфнера, это была довольно сложная выдумка При настройке генератора напряжением пучка на тех участках, где он проходит через дисперсную линию передачи, необходимо изменять напряжение на трубке дрейфа (очевидно, в сторону, противоположную изменению напряжения в секциях с дисперсными системами). Разумеется, это нужно делать в соответствии с расчетами так, чтобы удерживать N = onst. [c.200]

Дополнительные электроны могут войти в кристалл из катода и двигаться через кристалл по направлению к аноду. Этот поток электронов индуцируется полем пространственного заряда, который возникает в кристалле благодаря смещению электронов, создающих первичный ток и ток Электроны могут быть введены в кристалл либо посредством эмиссии из катода, либо благодаря существующей в кристалле темновой проводимости. Будем называть это дополнение к току /ц. Вследствие того, что поле пространственного заряда будет изменяться со временем, непосредственно после освещения / будет также функцией времени. Может быть, по этой причине и трудно отделить 1ц от Предельное значение полного ютотока при продолжительном освещении определяется зависимостью /ц от напряжённости поля вблизи катода, так как если накапливается достаточно большой пространственный заряд, то освобождённые оптическим путем электроны не в состоянии достигнуть катода. [c.598]

Легко видеть, что решением уравнения (5.95) являются широко используемые в СВЧ-электронике [17] волны пространственного заряда медленная ск = и) vQ—u p vo и быстрая ск = и) vo- -u p vo (рис. 5.10). Плазменные колебания в одномерном холодном потоке представляют собой только что рассмотренные ленгмюровские колебания, которые переносятся электронами с дрейфовой скоростью юо, причем г>гр = дш/дк = = г>о- Поэтому волны пространственного заряда часто называют элек-трокинематическими. [c.124]

Понятие о волнах с отрицательной энергией впервые появилось в СВЧ-электронике в виде известной теоремы Чу о кинетической мощности [21]. Именно Чу показал, что с медленной волной пространственного заряда в электронном пучке связан поток отрицательной кинетической мощности . Следующий принципиально важный шаг в понимании волн с отрицательной энергией был сделан П. А. Стэрроком [3], который, не конкретизируя природы волн, показал, что в среде, движущейся со скоростью, энергия быстрой и медленной волн, измеряемая неподвижным наблюдателем, выражается соотношениями [c.201]

В том случае, когда одна из волн — волна пространственного заряда в электронном потоке, а другая — электромагнитная волна в замедляющей системе, (10.29) как раз и есть математическое выражение теоремы Чу в теории электронных СВЧ-приборов с длительным взаимодействием в так называемом двухволновом приближении [12, 13]. В частности, для дрейфующего электронного пучка теорема Чу о кинетической мощности имеет вид Р = 2 об — ам = onst. [c.208]

До сих пор при рассмотрении примеров мы касались главным образом волн пространственного заряда и их резонансного взаимодействия с электромагнитными волнами в волноведущих структурах. Имеется и другой класс собственных волн в электронных потоках, движущихся [c.213]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...