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

где n — концентрация электронов в плазме.

сатора, заполненного плазмой, содержит высшие гармо­ нические составляющие. Амплитуды этих гармонических составляющих зависят от:

—амплитуды напряжения, приложенного к зажи­ мам конденсатора;

—степени неоднородности поля, определяемой глав­

ным образом радиусом гу центрального проводника

('2»п )';

—частоты столкновений v, зависящей от давления газа в разрядной камере;

—частоты m приложенного поля, с повышением ко­

торой амплитуда гармоник уменьшается.

Эксперименты и расчеты показывают, что мощность гармоник на выходе умножителя, при прочих равных ус­ ловиях, возрастает при уменьшении радиуса центрально­ го проводника. Это обстоятельство связано с тем, что при уменьшении гi возможно использование областей

3 А. А. Брандт, Ю. В. Тнхомвров

Для увеличения амплитуды колебаний электронов в плаз­ ме напряженность магнитного поля выбирается такой, чтобы ларморова частота вращения электронов равня­ лась частоте приложенного напряжения со. Предполагая, что электрон теряет энергию только за счет соударений с молекулами, и вычисляя ра­ боту сил поля, производимую над электроном, можно, исхо­ дя из закона сохранения энер­ гии, вычислить радиус а ста­ ционарной орбиты электрона

(рис. 22)

интегрирование в (19) следует вести только по тем элект­ ронам, которые при своем движении не ударяются о цент­ ральный проводник конденсатора. Поэтому для нижнего предела интегрирования, в соответствии с рис. 22, следует принять гмпн= Г 1+ а . Верхний предел интегрирования су­ щественно не влияет на результат вычислений, поскольку вклад электронов, удаленных от центрального электрода, незначителен. Подставляя (18) в (19) и выполняя ин­ тегрирование, получим

3*

радиуса /у центрального проводника и увеличения радиу­ са а стационарной орбиты.

Экспериментальная проверка изложенных соображе­ ний была осуществлена в умножителе с электронным пучком при циклотронном резонансе на входной частоте 400 Мгц. Работа умножителя основана на синхронном движении электронов в высокочастотном неоднородном электрическом поле, создаваемом системой коаксиальных электродов, образующих пространство взаимодействия

(рис. 24). Сфокусированный при помощи электронной пушки (не показанной на рис. 24) пучок электронов влетает в пространство взаимодействия на расстоя­ нии d от оси системы. Здесь он подвергается воздействию

поперечного высокочастотного электрического поля, при­ ложенного к системе коаксиальных электродов, и про­ дольного постоянного магнитного поля, создаваемого соленоидом, охватывающим пространство взаимодей­ ствия.

Под действием этих полей электроны пучка начинают двигаться по винтовой траектории, изображенной на рис. 24. Напряженность магнитного поля Я выбирается

таким образом, чтобы ларморова частота £2 = Я вра­

щения электронов равнялась частоте со приложенного высокочастотного электрического поля. Совпадение ча­ стот £2 и со приводит к тому, что в условиях циклотронно­ го резонанса траектории движения электронов представ­ ляют собой раскручивающиеся спирали. Кроме того, при циклотронном резонансе происходит устойчивая группи­

где vz — скорость электрона вдоль оси г, задаваемая ускоряющим напряжением на втором аноде электронной пушки (не показанной на рис. 24) и напряжением на коллекторе, расположенном на выходе пространства

из которого следует, что он является линейной функцией