Файл: Брандт, А. А. Плазменные умножители частоты.pdf

стиц, обладающих разными энергиями теплового дви­ жения:

т

(188)

5, 9Х 1 257’

Следовательно, в первые моменты времени t происходит поглощение наиболее быстрых частиц, у которых энергия превышает значение

щим и от времени: в начальный момент ггр велико и пре­ вышает гкр; затем с течением времени ггр уменьшается,

ронов стремится к нулю и потери излучения достигают минимальной величины; при дальнейшем уменьшении ггр потери меняются мало. Следовательно, время установле­ ния минимального поглощения или, что то. же самое, стационарного состояния для данной частоты излучения, можно определить, приравняв ггр = гвр:

где р — давление газа (в тор), о — сечение столкновений электронов с молекулами (в см2).

Минимальное значение энергии электронов £, свыше которого электроны поглощаются электродом, было оп­ ределено ранее формулой (184). Полное время формиро­ вания границы слоя можно'определить по формуле

о »*)

где £ берется из уравнения (184).

Таким образом, мы выяснили, что процессы установ­ ления стационарного режима поглощения мощности из­ лучения на данной частоте со имеют длительность, су­

влияние оказывает размер R, который необходимо мак­ симально сокращать для уменьшения длительности про­ цессов установления.

Рассмотрим кратко процессы, происходящие при выключении источника переменного напряжения. Здесь также можно выделить два процесса: 1) разрушение слоя за счет разряда емкости варактора током насыще­ ния ионов на первый электрод /,„ь которое происходит за время

фективному обмену энергиями между электронами. Вре­ мя релаксации энергии при электрон-электронных соуда­ рениях определяется по формуле [112]

впределах 1—20.

Сцелью проверки данных предположений, а также для выяснения причин уменьшения эффективности пре­ образования плазменных умножителей в импульсном ре­ жиме, которое следует из опубликованных данных, была проведена серия экспериментов по исследованию про­ цессов установления стационарных характеристик плаз­ менного варактора.

Ввиду того, что импульсный метод исследования переходных процессов требует создания мощного импульс­ ного генератора, у которого и мощность и длительность импульсов должны изменяться в широких пределах при сохранении достаточно хорошей формы импульсов, был использован метод кратковременного выключения мощ­ ности СВЧ-генератора, работающего в непрерывном ре­ жиме, или метод «щели». Измерения были выполнены при работе варактора на согласованную нагрузку с от­ ветвлением части сигнала в систему индикации.

Выключение генератора основной частоты осуществ­ лялось подачей отрицательных запирающих импульсов от импульсного генератора на сетки ламп высокочастот­ ного генератора. Генерация срывалась при амплитуде импульса отрицательного напряжения около 20 в, однако для обеспечения достаточной крутизны фронтов на сетки ламп подавался импульс с амплитудой до 100 в, что дало возможность получить длительность фронтов включения и выключения генерации не более 0,1 мксек.

Измеренное на выходе тракта без плазмы относитель­ ное содержание паразитной мощности гармоник от гене­ ратора составляло для второй гармоники 3-10-2% и для четвертой н пятой 3-10~5%, что на несколько порядков меньше измеренных для тракта с плазмой в варакторе.

Для образования плазмы в варакторе использовался воздух, причем разрядная камера находилась под непре­ рывной’ откачкой форвакуумным насосом, в силу чего постоянное давление устанавливалось п поддерживалось достаточно точно в течение продолжительного времени, необходимого для измерений.

Зависимость времени задержки момента установле­

192 АНАЛИЗ РАБОТЫ ПЛАЗМЕННЫХ УМНОЖИТЕЛЕЙ [ГЛ. III

1,7 мксек, для третьей гармоники — 2,9 мксек при давле­ нии в разрядной камере 0,04 тор. Оценки по формуле (190) для тех же условий дают 1,3 мксек, 1,6 мксек, 2,1 мксек соответственно, что говорит об удовлетвори­ тельном согласии расчета с результатами эксперимента.

2) быстрый рост времени задержки от нуля до стацио­ нарного значения при т„Ы11Л< 4 мксек, 3) отсутствие за­ держки для основной частоты, когда т„ыкп< 1 мксек, а для второй гармоники, когда т„ЬШл<0,5 мксек.

Из отмеченного следует, что время полного разруше­ ния условий для прохождения излучения на основной

ции функции распределения электронов за счет электронэлектронных столкновений при тех же условиях дает около 3 мксек, что также хорошо согласуется с измерен­ ными значениями.