Примерный перечень экзаменационных вопросов
1. Природа сил, препятствующих выходу электронов из катода. Потенциальный барьер. Уровень Ферми. Работа выхода.
2. Термоэлектронная эмиссия: основной закон, эффект Шоттки.
3. Термоэлектронные катоды: основные типы, параметры и конструкции. Области применения.
4. Вольфрамовый торированный карбидированный катод (ВТКК).
5. Оксидный катод.
6. Методы расчета термокатодов.
7. Автоэлектронная эмиссия: основной закон, условия его реализации, конструкции катодов. Взрывная эмиссия и острийный катод.
8. Вторично - электронная эмиссия: основные характеристики и параметры катодов, области применения.
9. Фотоэлектронная эмиссия: основные законы, характеристики и параметры, типы катодов.
10. Основные виды электронных потоков, способы их создания, области применения.
11. Диод с термокатодом: электрические поля и их составляющие, режимы отбора катодного тока.
12. Распределение потенциала в диоде с учетом пространственного заряда при нулевых начальных скоростях электронов и соответствующие ему распределения E(x), υ(x), ρ(x).
13. Закон степени 3/2 для диода с различной формой электродов.
14. Первеанс электронного потока: определение понятия, его связь с геометрией и режимом работы прибора.
15. Вакуумный триод с термокатодом: картины электрических полей, естественный потенциал, островковый эффект.
16. Сведение триода и многосеточной лампы к эквивалентному диоду. Проницаемость прямая и обратная. Действующий потенциал. Закон «степени 3/2» для триода и многосеточной лампы.
17. Токораспределение в триоде; коэффициенты токораспределения. Режимы токораспределения.
18. Динатронный эффект, условия его возникновения и способы подавления. Лучевой тетрод и его конструктивные особенности.
19. Виртуальный катод .
20. Статические характеристики электронных ламп и их дифференциальные параметры.
21. Принципы формирования неинтенсивных электронных пучков.
22. Электростатические и магнитные электронные линзы.
23. Электронные прожекторы.
24. Формирование интенсивных электронных потоков. Метод Пирса. Пушки Пирса.
25. Методы ограничения поперечных размеров интенсивных электронных потоков.
26. Способы управления электронными потоками. Пример реализации одного из этих способов.
27. Линейные режимы квазистатического управления катодным током. Интегральные графики, иллюстрирующие эти режимы.
28. Нелинейные режимы квазистатического управления катодным током. Интегральные графики, иллюстрирующие эти режимы.
29. Недонапряженный, критический и перенапряженный режимы использования лампы по анодному напряжению.
30. Способы управления вектором скорости электронов (направлением движения).
31. Динамический способ управления плотностью электронного потока на примере двухрезонаторного пролетного клистрона.
32. Эффективность управления в различных управляющих устройствах.
33. Принцип работы триодного усилителя.
34. Преобразование энергии электронного потока в энергию выходного сигнала. Виды преобразующих устройств.
35. Конвекционные и наведенные заряды и токи в устройстве с плоским зазором и связь между ними.
36. Полный ток в цепи преобразующего устройства с плоским зазором и его составляющие.
37. Принцип работы преобразующего устройства с плоским зазором.
38. Определение понятий: колебательная и выходная мощности, а также мощности рассеяния. Математические выражения для этих мощностей.
39. Определение понятий: КПД преобразования и полный КПД, их математическое выражение. Способы повышения эффективности преобразования.
40. Типы приемников электронных потоков.
41. Естественные способы охлаждения приемников электронных потоков.
42. Принудительные способы охлаждения приемников электронных потоков.
43. Особенности конструкций, характеристик и параметров мощных электронных приборов с электростатическим управлением.
Список литературы
Основная
1. Сушков А. Д. Вакуумная электроника: Физико-технические основы: Учеб. пособие. СПб.: Лань, 2004.
2. Булычев А. Л., Лямин П. М., Тулинов Е. С. Электронные приборы: Учеб. для вузов М.: Энергоиздат, 2000.
3. Иванов Б.В., Тупицын А.Д., Шануренко А.К. Применение характериографа для исследования вакуумных и твердотельных приборов: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2011.
4. Колебательные процессы в вакуумных электронных приборах: методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Вакуумная и плазменная электроника» / сост. А.Д. Тупицын, А.К. Шануренко. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2013.
Дополнительная
1. Кацман Ю. А. Электронные лампы: Учеб. для вузов. М.: Высш. шк., 1979.
2. Жеребцов И. П. Основы электроники. Л.: Энергоатомиздат, 1989.
3. Жигарев А. А., Шамаева Г. Г. Электронно-лучевые и фотоэлектронные приборы. М.: Высш. шк., 1982.
4. Карнышев А. П., Шануренко А. К. Тепловые процессы в мощных электронных приборах с электростатическим управлением: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2003.
5. Карнышев А. П., Шануренко А. К. Особенности тепловых процессов в мощных генераторных лампах: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2007.
6. Щука А. А. Электроника. Учебное пособие. СПб.: Издательство БХВ-Петербург, 2005.
Набор контрольных вопросов и заданий к 1 этапу текущего контроля по дисциплине «Вакуумная и плазменная электроника» ч.1. Вакуумная электроника
1. Назовите основные и побочные физические процессы, происходящие в вакуумных электронных приборах и устройствах. Почему одни процессы мы относим к основным, а другие – к побочным?
2. Какова связь между основными и побочными физическими процессами и базовыми и дополнительными устройствами?
3. Изобразите структурные схемы принципа действия и конструкции обобщенного ВПиУ. Чем объясняется большое разнообразие существующих типов ВПиУ?
4. Возможно ли совмещение во времени и в пространстве основных физических процессов? Приведите примеры. (№ О1: с.29-35)
5. Какую энергию имеют электроны в твердом теле? Что такое работа выхода электронов? (с.37-45)
6. Что такое электронная эмиссия? Какие виды эмиссии Вы знаете? (с.36-37)
7. Приведите и поясните основные законы термоэмиссии. Что такое эффект Шоттки? (с.47-54)
8. Назовите основные типы термокатодов. Сравните их по эффективности и долговечности.
9. Дайте определение идеального прямонакального термокатода. Как можно рассчитать его параметры? (№8-9: с.56-60)
10. Каким образом учитываются при расчете особенности реального прямонакального термокатода?
11. Поясните устройство и принцип действия вольфрамового торированного карбидированного термокатода. (с.60-62)
12. Приведите устройство и принцип действия оксидного термокатода. Почему оксидный термокатод имеет лучшие импульсные свойства по сравнению с другими типами термокатодов? (с.62-66)
13. Приведите основные конструкции используемых в настоящее время термокатодов и области их применения.
14. Приведите и поясните зависимость коэффициента вторичной эмиссии от энергии первичных электронов. В каких приборах используется вторичная электронная эмиссия?
15. Приведите основные характеристики и параметры фотокатодов. Что называется граничной длиной волны падающего света? (с.76-86)
16. Опишите механизм возникновения автоэлектронной эмиссии. Назовите области ее применения. (с.86-92)
17. Приведите и поясните конструкцию катода для взрывной эмиссии. (№16-17: с.71-76)
18. Назовите основные виды электронных потоков, области их применения, типы катодов, используемых для создания электронных потоков.
19. Поясните режимы отбора катодного конвекционного тока в вакуумном диоде с помощью катодно-анодной характеристики и распределения потенциала между катодом и анодом. (с.96-100).
20. Приведите и поясните закон «степени 3/2» для вакуумного диода. (с.100-108).
21. Как и в каких случаях можно распространить действие закона «степени 3/2» на триодные и многоэлектродные системы? (с.112-130).
22. Поясните режимы токораспределения в триоде с помощью графика зависимости коэффициента токопрохождения δ от соотношения анодного и сеточного напряжений Uа /Uс. (с.133-137).
23. Приведите распределение потенциала в тетроде между экранирующей сеткой и анодом и поясните влияние на него объемного заряда электронов.
24. Дайте определение динатронному эффекту. Поясните на анодных характеристиках области его влияния. (с.146-149).
25. Что такое виртуальный катод? Как он влияет на токопрохождение в ВЭПиУ? (с.139-146).
26. Дайте определение понятию «первеанс электронного потока». Как он зависит от конструкции и режима работы системы формирования? (с.149-152).
27. Поясните методы формирования слаботочных (неинтенсивных) электронных пучков (с.154-160).
28. Приведите и поясните основные типы электронных линз (с. 172-191).
29. Приведите и поясните устройство электронного прожектора с электростатической фокусировкой (с.205-210).
30. Приведите и поясните устройство электронного прожектора с магнитной фокусировкой. Укажите преимущества и недостатки магнитной фокусировки по сравнению с электростатической (с.210-213).
31. Какие факторы определяют размеры кроссовера в электронном прожекторе? Почему стоит задача проектирования кроссовера на экран?
32. В чем отличие методов формирования сильноточных (интенсивных) электронных потоков по сравнению со слаботочными? (с.214-217).
33. Приведите и поясните устройство и принцип действия диодной пушки Пирса, формирующей цилиндрический поток (с.220-226).
34. Поясните магнитные методы ограничения поперечных размеров и транспортировки интенсивных электронных потоков (с.256-260, 275, 276-282).
35. Поясните электростатические методы ограничения поперечных размеров и транспортировки интенсивных электронных потоков (с. 282-294).
Набор контрольных вопросов и заданий ко 2-му этапу текущего контроля по дисциплине «Вакуумная и плазменная электроника» ч.1. Вакуумная электроника
1. Поясните основные способы управления параметрами электронных потоков (с. 296-301).
2. Что такое эффективность управления? Какими параметрами она определяется при различных способах управления: электростатическим и динамическим способами управления плотностью, электростатическим и магнитным способами управления траекторией электронного потока? (с. 301-302, 340-341).
3. Охарактеризуйте существующие электростатические способы управления плотностью электронного потока: линейные и нелинейные (с. 302-311).
4. Поясните различия между недонапряженным, критическим и перенапряженным режимами управления катодным током.
5. Опишите динамический способ управления электронным потоком на примере двухрезонаторного пролетного клистрона и поясните его отличие от электростатических способов (с. 326-342).
6. Приведите и поясните электростатический и магнитный способы управления траекторией электронного потока. Сравните их между собой (с. 321-326).
7. Что такое двойное и комбинированное управление электронным потоком. Приведите примеры.
8. Покажите связь между предельной частотой электростатического управления плотностью электронного потока в вакуумном диоде с геометрией и режимом работы диода (с. 312-316).
9. Изобразите схему триодного управляющего устройства, реализующего электростатический способ управления плотностью электронного потока, и поясните принцип его работы.
10. Покажите, как связана плотность электронов на выходе из диодного управляющего устройства с управляющим анодным напряжением при электростатическом способе управления плотностью электронного потока.
11. Покажите, как связана плотность электронного потока на выходе из группирователя двухрезонаторного пролетного клистрона с управляющим напряжением на входном резонаторе.
12. В какие виды энергии и с помощью каких преобразующих устройств возможно преобразование кинетической энергии электронного потока? Как определить эффективность преобразования? (с.360).
13. Что такое конвекционный и наведенный токи. Какова связь между ними? (с. 364-370).
14. Что такое ток смещения и емкостной ток? Как они связаны между собой (с. 370-371).
15. Как найти полный ток в различных сечениях выходной цепи с плоским зазором? (с. 370-371).
16. Изобразите схему простейшего преобразующего устройства с плоским зазором, опишите принцип его работы, приведите формулы для выходной колебательной мощности и КПД преобразования при электростатическом и динамическом способах управления плотностью электронного потока. (с. 371-375).
17. Каким образом энергия электронного потока преобразуется в энергию оптического излучения? (Лекция №7)
18. При каких условиях возникают тормозное и характеристическое рентгеновские излучения? (Лекция №7)
19. В каких случаях используется преобразование энергии электронного потока в полезную тепловую энергию? Приведите примеры. (Лекция №7)
20. Перечислите основные и побочные типы приемников электронного потоков. В каких приборах они используются? (Лекция №7)
21. Какие способы охлаждения приемников используются в настоящее время? (Лекция №8, Д4, Д5)
22. В каких случаях используются принудительные способы охлаждения? Кратко опишите сущность воздушного и водяного принудительного охлаждения. Какой характер движения охлаждающей среды при этом применяется и почему? (Лекция №8, Д4, Д5)
23. Опишите особенности параметров, характеристик и конструкций мощных электронных приборов с электростатическим управлением (МЭП ЭСУ). (Лекция №8, Д4, Д5)
24. Изобразите структурную схему и опишите принцип действия двухрезонаторного пролетного клистрона (с. 406-409).
25. Приведите структурную схему и опишите принцип работы осциллографической трубки. (с. 23-25)