İfrat yüksək tezlik diapazonlu elektrovakuum cihazları

2.7.3. Maqnetronlar. Maqnetronlar böyük gücə malik olan İYT rəqslər generasiya edən ən vacib elektron cihazlarıdır. Bu cihazlar radiolokasiya stansiyalarının ötürücülərində, yüklənmiş zərrəciklər sürətləndiricilərində, yüksəktezlikli qızdırma və başqa hallarda tətbiq olunurlar. Elektron və maqnit sahələrinin birgə təsiri nəticəsində İYT rəqslərin generasiyası yaranır. Hal-hazırda çoxrezonatorlu maqnetronlar daha geniş yayılmışlar.
Maqnetron öz quruluşuna görə xüsusi konstruksiyaya malik olan dioddur. Katod adətən səthinin böyük təbəqəsi olan qızdırılan oksidli elektroddur. Katodun uclarında elektronların onun boyunca hərəkət etməsinə mane olan disklər yerləşdirilmişdir.
Maqnetronlar güclü İYT sinusoidal rəqslər avtogeneratorlarıdır, bunlarda elektron selinin idarə olunması, elektrik və maqnit sahələrinin köməyi ilə yerinə yetirilir.
Maqnetronun quruluşu və onun daxilində elektronların hərəkəti trayektoriyası uyğun olaraq şəkil 2.9, a və şəkil 2.9, b - də göstərilmişdir. Maqnetronun əsas konstruktiv elementi (şək. 2.9,a) qızdırılan K - silindrik katodudur. Katod, R - rezonatorlara malik AB - massiv anod blokunun oxu boyunca yerləşdirilir. R – rezonatorları, anod və katod arasındakı silindrik boşluqla Y - yarıqları ilə birləşdirilir. Anod bloku güclü maqnit sahəsinə yerləşdirilir ki, bu sahə katodun oxu boyunca yönəlir (sahə, maqnitlərin köməyi ilə yaradılır). Rəqs konturu R - rezonatorunun divarı (induktivlik) və Y - yarığı (tutum) ilə əmələ gəlir.
Katoddan çıxan elektronların trayektoriyası, B - maqnit sahəsi induksiyasından asılıdır (şək. 2. 9, b).
B=0 olanda, elektronlar F_e = -eE - elektriki qüvvəsinin təsiri ilə (E - elektrik sahəsinin intensivliyidir) radial trayektoriya üzrə hərəkət edirlər. B - artdıqca, hər bir elektronun hərəkət trayektoriyası əyilir, çünki ona F = evB - Lorens qüvvəsi təsir edir. (burada: e - elektronun yükü, u - elektronun sürətidir). F - qüvvəsi iş görmür, yalnız elektronun uçuş trayektoriyasını əyir, çünki o, həmişə u - sürət vektoruna və B - maqnit induksiya vektoruna perpendikulyardır.

1. 
   b)
   

Şəkil 2.9. Maqnetronun quruluşu a) və maqnit induksiyasından
asılı olaraq elektronların hərəkət trayektoriyası b);



Maqnit induksiyasını hər hansı B-B_kr - böhran qiymətində elektronun hərəkət trayektoriyası o qədər əyilir ki, o, anodun yanından keçərkən, katoda qayıdır. Bu halda anod cərəyanı, demək olar ki, sıfıra qədər azalır. Orta sürəti - olan fırlanan həcmi yük əmələ gəlir. Həmin bu - fırlanan həcmi yükün təsirindən rəqs sistemlərində (rezonator və yarıqlardan təşkil olunan) rəqslər oyadır.
Fırlanan elektron buludu və hər yarığın elektrik sahələrinin qarşılıqlı təsiri nəticəsində, keçid prosesləri qurtarandan sonra, fırlanan yüklər mil şəklini alır ki, onların sayı həmişə, rezonatorlarm cüt sayından 2 dəfə az olur. Rəqslərin enerjisi, tormozlayıcı elektrik sahələrində yarıqların oblastlarından keçərkən elektron topalarının (sıxlaşmalarının) enerjisindən alınır.
Beləliklə, maqnetron anod qida mənbəyinin enerjisini, yüksəktezlikli elektromaqnit rəqslərinin enerjisinə çevirir.
Maqnetronların bir xüsusi növü olan və gərginliklə tənzimlənən mitronların işçi tezliyi, geniş diapazonda anod gərginliyinə düz mütənasib olaraq dəyişir. Bu cihazın adi maqnetronlardan fərqi ondan ibarətdir ki, anod bloku və isti katoddan başqa, cihazda soyuq katod və sürətləndirici elektrod da istifadə olunur. Belə ki, soyuq katod anod bloku-rezonator strukturunun daxilində yerləşdirilir, isti katod isə qarşılıqlı təsir zonasından kənarda yerləşdirilir və sürətləndirici elektrod boruşəkilli elektron selini formalaşdıraraq qarşılıqlı təsir zonasına (fəzasına) injeksiya edir.
Mitronların nümunəvi parametrləri:

• 
  tezlik diapazonu: (1... 10) QHs;
  
• 
  çıxış gücü: (1... 100) Vt;
  
• 
  faydalı iş əmsalı: (50...70) %.
  

Mitronlardan radioəkstəsir sistemlərində maneə generatoru kimi istifadə edilir. Onlardan çox zaman panoram (mənzərə) ölçü qurğularında, həmçinin İYT - li məişət sobalarında məhsulun müntəzəm qızdırılmasını yaxşılaşdırmaq məqsədilə (generasiya olunan tezliyin dəyişdirilməsi yolu ilə) istifadə olunur.
Bundan əlavə maqnetronların niqatron adlanan daha yeni növü də mövcuddur. Niqotron, oxu boyunca sabit maqnit sahəsi təsir edən həcmi silindrik rezonatordur. Rezonatorun daxilində koaksial katod və anod yerıəşdirilmişdir, belə ki, bu elektrodların hər biri seqmentlər sistemi şəklində düzəldilmişdir. Əsas rezonatorun yüksək keyfiyyətliliyi tələb olunan tezlik stabilliyini təmin edir.
Desimetrlik dalğalarda fasiləsiz iş rejimində 50% F.İ.Ə. –də 100kVt və daha çox çıxış gücü verə bilər.
2.7.4. Qaçan dalğa lampaları. Bu növ elektovakuum cihazlarmda yüksək tezlikli rəqslərin gücləndirilməsi onlarla və yüzlərlə period ərzində rəqslərin qaçan dalğa sahəsinin müxtəlif sıxlıqlı elektron seli ilə qarşılıqlı təsiri sayəsində həyata keçirilir.
Qaçan dalğa lampasının (QDL) quruluşu və konstruktiv görünüşü şəkil 2.10-da göstərilmişdir. Elektronlar, vakuumlu balona yerləşdirilmiş puşka (lülə) ilə buraxılır. Elektron puşkası (lüləsi) dolayı yolla qızdırılan katoddan, fokuslayıcı anoddan ibarətdir.
Fokuslanmış elektron şüası ləngidici sistemin (spiralın) daxilindən kollektora (anoda) keçir. Xarici tərəfdən balonun uzunsov hissəsi metallik ekrana yerləşdirilir ki, burada onun dalğaötürənli İYT girişi və İYT çıxışı vardır.
Elektron şüasının lampanın oxu boyunca əlavə olaraq fokuslanması üçün, solenoidli maqnit fokuslama sistemi istifadə edilir.
Giriş siqnalı, spiralın (yayın) başlanğıcına verilir və burada qaçan elektromaqnit dalğası yaranır. Bu dalğa spiral boyunca işıq sürətinə yaxın sürətlə yayılır. Elektronların sürəti, işıq sürətinin 0,1-ni aşmır. Elektron şüasının, dalğanın sahəsi ilə qarşılıqlı təsirinin effektivliyini artırmaq üçün, onların sürətini ləngidici spiralla (yayla) bərabərləşdirirlər, çünki spiralın oxu boyunca dalğanın irəliləmə yayılma sürəti işıq sürətindən, spiral diametrinin onun addımından neçə dəfə çox olduğu qədər az olur.




a)



b)

Şək. 2.10. Qaçan dalğa lampasının quruluşu a) və konstruktiv görünüşü b).

Dalğa sahəsinin təsiri ilə spiralda elektronların topalaşma (sıxlaşma) konsentrasiyası artır. Elektron topalarının enerjisinin, qaçan dalğaya ötürülməsinin vacib şərti - elektronların sürətlərinin, dalğanın ox boyu sürətindən çox olmasıdır. Bu halda elektronlar, əsasən, dalğanın tormozlayıcı sahəsində olurlar və ora öz enerjilərini verə bilirlər. Nəticədə dalğanın enerjisi, spiralın sonu istiqamətində artır (elektronların kinetik enerjisi hesabına). Yüksək tezlikli rəqslərin gücü isə, dalğaötürənin çıxışında, qaçan dalğa lampasının girişindəki rəqslərin gücündən çox olur. QDL - nin işçi tezlik zolağı, orta tezliyin 20...30%-ni təşkil edir, yəni maqnetronlardan fərqli olaraq, QDL az küy səviyyəsinə malik olan genişzolaqlı gücləndiricilərdir.
QDL - i avtogenerator kimi istifadə edərkən o, əks rabitə ilə elə əhatə olunur ki, öz-özünə oyanma şərti ödənilsin (fazalar balansı və amplitud balansı). QDL - in gücləndirmə əmsalı 60 dB - ə çatır (f.i.ə. 15...50% olduqda).
Çıxış gücü vahidlərlə vattdan 1 kVt - a qədər olur. Əsas tətbiq sahələri - çoxkanallı rabitə xətləri və teleidarəetmədə desimetrli və santimetrli dalğalarda genişzolaqlı gücləndiricilər kimi istifadə olunurlar.
«O» - tip QDL - ın klistron elektron seli qruplaşdırıcısı istifadə edildiyi varianta çox zaman tvistron (ingiliscə «Traveling Wave» - qaçan dalğa və klistron) adlandırırlar. Bunların f.i.ə. yüksəkdir (50 % - ə qədər), impuls rejimindəki çıxış gücləri onlarla meqavata çata bilir.
«M» - tipli QDL (bimatron - ingiliscə «Beam İnjection Magnetron Amplifıer» - elektron dəstəsinin injeksiyalı maqnetron gücləndiricisi) - maqnetron tipli gücləndiricidir (şək.2.11).
«M» - tipli xətti QDL - lər «O» - tip və «M» - tip QDL - nin hibrididir. Bunlarda şaquli olaraq injeksiya edilən elektron seli, əksetdirici elektrodun xarici statik sahəsinin və perpendikulyar statiki maqnit sahəsinin köməyi ilə xətti ləngidici sistemə istiqamətləndirilir.

Şək. 2.11. «M» tipli qaçan dalğa lampasının quruluşu.