ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА

ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА

       

(замедляющая структура), устройство, формирующее и направляющее медленные эл.-магн. волны, фазовая скорость к-рых меньше скорости света с. С медленными волнами возможно синхронное вз-ствие движущихся заряж. ч-ц, что и определяет осн. применение З. с.: в сепараторах и ускорителях заряж. ч-ц, в электронных приборах СВЧ, осциллографич. трубках и др. З. с. применяется также в кач-ве согласующих элементов в антеннах.

В кач-ве З. с. используются диэлектрич. радиоволноводы, канализирующие поверхностные волны, и обычные волноводы, заполненные средой с большой диэлектрич. e и магнитной mm

Рис. 1. Периодические замедляющие системы: а — встречно-штыревого типа; б — типа диафрагмированного волновода; в — типа фильтра нижних частот. Пунктир — ось пролётного канала.

проницаемостями. Однако такие З. с. (регулярные) применяются редко (в осн. в антеннах) из-за невозможности больших замедлений волн при малых потерях энергии. Более употребительны периодич. З. с. (рис. 1), в к-рых замедление обусловлено переизлучением поля на периодически (с периодом d) расположенных препятствиях или искажениях формы боковой поверхности (перегородки, диафрагмы, гофрировка и т. п.). При этом амплитуда волны А (г) испытывает периодическую пространств. модуляцию (теорема Флоке):

A(z+d)eiwt-kz)=A(z)ei(wt-k(z-d)),

где w—частота, k — волновое число. Разложение периодич. ф-ции А(z) в ряд Фурье позволяет представить это эл.-магн. поле в виде бесконечного набора пространств. гармоник

бегущих с разл. фазовыми скоростями vn=w/k+2p/d.

Заряж. ч-цы, движущиеся в периодич. З. с. со скоростью vn, синхронно взаимодействуют с той гармоникой, скорость к-рой близка к скорости ч-ц vn. Роль же др. гармоник несущественна, т. к. в среднем (за период колебаний) они не обмениваются энергией с ч-цами. Периодич. З. с. свойственно наличие частотных полос запирания (wd/v»mp, m=±1, ±2), когда k оказывается комплексной величиной. Прохождение волны через З. с., если её частота находится внутри полосы запирания, возможно только благодаря туннельному эффекту. В электронных СВЧ приборах и др. устройствах применяются спиральные З. с. (рис. 2), обладающие малой дисперсией. Это проводник, намотанный по винтовой линии (однозаходная спираль). Замедление волн в такой спирали не зависит от частоты w волны и определяется только геом. параметрами — отношением длины витка спирали (l) к его шагу (h): c/v=l/h.

Рис. 2. Однозаходная спиральная замедляющая система.

Это связано с увеличением пути прохождения волны, распространяющейся со скоростью света вдоль провода и как бы замедленно — вдоль оси спирали. Одновременно происходит и уменьшение групповой скорости, что используется в линиях задержки импульсных сигналов. Часто применяются также и многозаходные спиральные З. с., в к-рых число замедленных мод равно числу заходов в спирали.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.