Техника - молодёжи 1950-08, страница 14

злЕктРонныи

ПРОЖЕКШ?»

Магнетрон — мощная сверхвысокочастотная электронная ми-шина. Стремительный вихрь летящих из катода электронов, закрученных магнитным полем, —* это <(ротор» магнетрона. Такой «ротор» делает миллиарды оборотов в секунду/

емкость, которую образуют края подковы и виток индуктивности) а расположены по кругу, как показано на рисунке. В центре круга — катод. Из него вырывается мощный электронный поток; сильное поле, достигающее десятков тысяч вольт, мчит электроны веером к аноду—резонаторам. Но в приборе есть еще сильное постоянное магнитное поле, создаваемое специальным магнитом, между полюсами которого помещается вся лампа. Магнитное же поле имеет свойство отклонять, закручивать летящие электроны, не меняя величины их скорости. И в магнетроне образуется стремительная электронная карусель. С огромной скоростью мчится электронный вихрь мимо резонаторов, возбуждая в них высокочастотные колебания. Как и в клистроне, полости резонаторов соединены здесь между собой таким образом, что кольцевой электронный поток разбивается на «сгустки», образуется нечто вроде электронного «колеса»; «сгустки» являются как бы его «спицами». Отдавая свою энергию электромагнитному высокочастотному полю, электроны срываются со «спиц» и уходят на анод, а на их место с катода льются все новые и новые потоки. Электромагнитные волны, образующиеся в резонаторах, идут по волноводам к антенне.

С помощью клистрона и магнетрона можно получать волны сантиметрового и даже миллиметрового диапазона (частота — десятки и сотни миллиардов колебаний в секунду!).

При попытке получить еще более короткие волны техника сверхвысоких частот наталкивается на большие трудности: длина волны собственных колебаний резонатора уменьшается при уменьшении его размеров. Следовательно, для получения более коротких волн нужно уменьшать резонаторы до микроскопических размеров, что требует их выполнения с большой точностью. 'Анодное же напряжение и магнитное поле надо, наоборот, увеличивать. Совместить эти требования нелегко^ Для получения еще более коротких воли снова приходится искать новые принципы их возбуждения, генерации. Нужно найти новые системы резонаторов... Но это вопрос техники будущего.

Много неизвестного и удивительного обещает нам диапазон микроволн, который смыкается с тепловьши волнами инфракрасного света. Их «резонаторы» — это уже отдельные молекулы и атомы.

Мы видели, как, овладев движением электронов, человек заставил их совершать нужную ему работу — превратил их в «детали» фантастически быстрой электронной машины.

Научиться все лучше и лучше управлять электронным потоком—основная задача электроники. Мы уже знаем, что электронный поток движется и направляется электрическим полем. Значит, надо уметь его создавать так, чтобы электроны летели в нем по заданному пути. Еще недавно эти зада

Ш. ч

H&-JI 1

ПЛАШИНЫ ВЕРШИКАЛИНОРОУ ' -' ■-1 опжлсжЕни

ПЛАСГПИНЫ ГОРИЗОНГПАЛЬНОГО ОТКЛОНЕНИЯХ

чи решались почти вслепую, путем подбора различных форм электродов. Лишь в самых простых случаях представлялось возможным рассчитать поле.

На помощь математикам и конструкторам пришел метод моделирования поля.

В обычной воде с помощью металлической модели электродов создают электрическое поле токов, текущих через воду, совершенно подобное электрическому полю в пустом пространстве. Особым прибором на чертеже автоматически наносится картина потенциального рельефа — карта поля, о которой мы говорили в прошлой статье. По ней уже можно рассчитать траектории электронов. В некоторых случаях изготовляют самый рельеф с помощью тонкой резиновой пленки, натянутой на соответствующий каркас. На нее бросают дробинку и следят за ее движением, подобным движению электрона в соответствующем поле.

Все это, однако, было решением задачи, обратной той, какую выдвигает техника: подобрать поле по заданному пути электрона, подобрать форму и расположение электродов для заданной формы электронного потока. Решение этой задачи было найдено советским ученым Г. ⁽А. Гринбергом, получившим за эту и ряд других работ Сталинскую премию.

ЭЛШгТГОННОЛУЧВПЛЯ ТГУВКА -ЭЛЕКТГПчески й ГЛАЗ

Если электронный поток встречает на своем пути препятствие, то его кинетическая энергия превращается в тепло, в свет или в невидимые рентгеновские лучи.

На превращении ее в видимый свет и основано действие лучевой трубки.

Если электронная лампа позволила человеку совершать нужные ему процессы в доли микросекунды, то лучевая трубка дала возможность их видеть. В лучевой трубке поток электронов вытягивается в тонкий, веретенообразный луч. Своим острием он скользит по специальному экрану и заставляет его светиться. Управляющие электроды отклоняют луч вправо и влево, вверх и вниз. Это волшебное перо, которое успевает записать то. что случилось в течение долей микросекунды.

Посмотрим, как же работает лучевая трубка.

Из раскаленного катода выходят электроны. Они проходят через отверстие в отражателе, который сжимает электронный поток.

Одновременно отражатель играет роль сетки. В зависимости от потенциала на нем поток электронов или слабеет, или возрастает.

Далее электроны проходят через ряд диафрагм, набирая скорость и формируясь в узкий луч, падающий на экран. По дороге луч проходит между горизонтальной и вертикальной парами отклоняющих пластин.

Подадим на горизонтальную пару пластин напряжение и будем его равномерно увеличивать, а на вертикальную пару в это время подадим напряжение исследуемого электрического сигнала. Тогда пятно на экране будет равномерно скользить в горизонтальном направлении, поперек экрана, и одновременно отклоняться вертикально соответственно величине сигнала. При этом на экране луч описывает график из* менения сигнала во времени.

Если все изменения напряжения сигнала повторяются более 20—30 раз в секунду и с такой же частотой воспроизводится его запись на экране, то глаз будет видеть неподвижную кривую, не замечая мигания. Для этого нужно с соответственной частотой равномерно увеличивать напряжение на горизонтальных пластинах и очень быстро его «снимать». Чем быстрее это так называемое «напряжение развертки» будет меняться, тем быстрее будет скользить луч по экрану в горизонтальном направлении. Можно заставить его пробегать экран за одну микросекунду и даже ъ меньшее время. Это своеобразный «микроскоп времени»! Мы своими глазами увидим, как меняется напряжение сигнала >в течение одной миллионной секунды.

Большинство исследуемых электрических процессов представляет собой повторяющиеся колебания. Нои

Исследуемое прибором напряжение подается на вертикальные отклоняющие пластины. В горизонтальном направлении луч движется пилообразным напряжением развертки, на-ложенным на горизонтальные пластины трубки.