ЭЛЕКТРОННЫЙ ПОТОК

Совокупность свободных электронов, имеющих одно или неск. преимуществ, направлений движения. Эл-ны, эмитируемые катодом электронной пушки, формируются в Э. п. с помощью статич. или (и) перем. электрич. и магн. полей. При этом электрич. поле изменяет скорость электронов как по величине, так и по направлению, магнитное - только по направлению (см. Лоренца сила). Э. п., в частности электронные пучки, электронные лучи, создаются и применяются в электронных приборах разл. типа и назначения: СВЧ ЭВП (магнетронах, клистронах, лампах бегущей волны, лампах обратной волны и др.); лазерах с накачкой электронным лучом; лазерах на свободных электронах; ускорителях электронов и др. Э. п. могут возникать также и в естеств. условиях, например в ионосферной плазме.

Э. п., формируемые в статич. полях, наз. статическими (стационарными), в перем. полях - динамическими (нестационарными). Э. п., характеризующиеся пренебрежимо малым разбросом скоростей электронов, считают односкоростными, а при значит, разбросе скоростей- многоскоростными. В зависимости от числа преимуществ, направлений движения электронов различают Э. п. о д н о-поточные и многопоточные. В ЭВП однопоточные Э. п. реализуются, например, в О-типа приборах (пролётно-уси-лит. клистронах, ЛБВ, ЛОВ, электронно-волновых лампах и др.), многопоточные - в отражат. и пролётно-отражат. клистронах, М-типа приборах (магнетронах, платинотронах и др.). Э. п., в котором электроны движутся по не пересекающимся в пространстве траекториям, наз. также ламинарным (по аналогии с ламинарным потоком жидкости в гидродинамике), а при наличии таких пересечений - неламинарным. Э. п. с большой плотностью пространств, заряда.

Если скорости движения электронов в Э. п. близки к скорости распространения света в вакууме, то такой Э. п. наз. релятивистским электронным потоком. При теоретич. исследованиях реальные Э. п. заменяют некоторыми упрощёнными моделями. Статич. ламинарные односкоростные Э. п. описывают гидродинамической моделью, которой соответствует замкнутая система из трёх уравнений: уравнения траектории электронов (см. Заряженных частиц уравнения движения); Пуассона уравнения; уравнения непрерывности - плотность пространств, заряда, v - скорость электрона]. Неламинарные статич. Э. п. описывают квазигидродинамической моделью (моделью трубок тока), в соответствии с которой Э. п. представляют в виде конечного числа слоев - трубок тока. При этом предполагают, что скорости электронов, принадлежащих данной трубке тока, одинаковы и являются однозначными функциями координаты точки пространства. Траектории электронов в пределах одной трубки тока не пересекаются. Разл. трубки тока могут пересекаться; в области пересечения неск. трубок тока пространств, заряды складываются. Математически квазигидродинамич. модель описывается замкнутой системой из уравнения Пуассона, уравнения непрерывности и уравнений движения электронов для разных трубок тока. Статич. модели Э. п. используются для расчёта широкого класса электронно-оптических систем.

Динамич. неламинарные многоскоростные Э. п. описывают при помощи модели крупных частиц. Э. п. представляют в виде большого числа (от неск. десятков до неск. тысяч) заряженных частиц, каждая из которых имеет конечный объём, заряд, эквивалентный суммарному заряду электронов в данном объёме, и определённое (обычно равномерное) распределение плотности пространств, заряда по объёму частицы. При описании движения центров крупных частиц учитывают электрич. и магн. поля, являющиеся суперпозицией трёх полей: 1) внеш. электростатического (фокусирующего); 2) переменного во времени ВЧ поля электродинамической системы; 3) пост, и перем. составляющих поля пространств, заряда. Математически модель крупных частиц описывается системой из уравнений движения центров частиц, закона сохранения заряда и Максвелла уравнений, причём последние чаще всего заменяются их следствиями - уравнениями возбуждения ВЧ поля электродинамич. системы и уравнением Пуассона для поля пространств, заряда.

Её решение проводится численными методами. На основе модели крупных частиц исследуются динамич. процессы в Э. п. - его группирование (см. Группирование электронов) и взаимодействие с электро-магн. полем в приборах О- и М-типа - динамическое токооседание; она используется также для описания статич. трёхмерных Э. п. - ленточных конечной ширины, Э. п. с азимутальными неоднородностями фокусирующего магн. поля и др.

Copyright © 2002 - 2017 Ravnopravie.kharkov.ua. All Rights Reserved.