http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/3255/ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ
ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА
(замедляющая структура) - устройство, формирующее и канализирующее эл.-магн.
волны с фазовойскоростью
v, меньшей скорости света
с в вакууме (замедленные волны) и обеспечивающее их длительное,синхронное
взаимодействие с потоками заряж. частиц. Величину
п=с/v наз. коэф. замедления (замедлением),формально она совпадает с показателем преломления нек-рой эфф. среды. Длительное (в масштабе периодаколебаний
Т), синхронное взаимодействие частиц с волной обладает свойством избирательности, достигаямакс, эффекта при скорости частиц
v ц~v. Этими определяются осн. области применения 3. с.: электронныеСВЧ-приборы, основанные на индуцир. черенковском излучении и аномальном
Доплера эффекте, такие, как
лампа бегущей волны (ЛБВ), лампа обратной волны (ЛОВ),
магнетрон, нек-рые разновидности мазеров нациклотронном резонансе; синх-ротронные и
линейные ускорители, сепараторы заряж. частиц; осциллографич.электронно-лучевые трубки бегущей волны. Аналогичные устройства в черенковских счётчиках,регистрирующие индивидуальное световое
излучение быстрых частиц, наз. радиаторами. Эффектзамедления достигается при помощи сплошных однородных сред с большими диэлектрич. и (или) магн.проницаемостями. Другой класс 3. с. связан с использованием неоднородных по длине (обычно периодич. илипочти периодич.) структур. Это могут быть чисто металлич. устройства (спирали, волноводы с гофрир.стенками, цепочки связанных резонаторов и т. п.). Именно такие 3. с. п преобладают на практике (рис. 1).
Рис. 1. Примеры замедляющих систем: а - однозаходная спираль;б -
волновод с гофрированными стенками; в- гребёнка; г - диафрагмированный волновод.
В спиральных 3. с. замедление
п главной волны примерно равно отношению длины проводящих "нитей"спирали к длине их намотки, что позволяет интерпретировать механизм замедления как распространениеволн тока со скоростью
с вдоль этих проводящих нитей, т. е. по удлинённому пути (рис. 2). При этомдисперсия (зависимость n от w) отсутствует,
групповая скорость равна фазовой.
РИС. 2. Модель спиральных замедляющихся систем: а - сплошной цилиндр с анизотропной проводимостью,бесконечной вдоль витков и нулевой перпендикулярно им; б - дисперсионная зависимость осесимметричнойволны в нём, n:=lim n при
kR2/h ":, k=w
/c.
В периодич. 3. с. любую компоненту поля нормальной волны
u(r, t) = Reu0(r)•ехр(iwt) можно представить в видесуперпозиции т, н. пространств, гармоник (ПГ) (следствие
Флоке теоремы):
где z - осевая, a r1 - поперечная к ней координаты;
е т(r^) - амплитуда m-й ПГ,
bm=b0+2pm/d - её волновоечисло, причём обычно полагают |b0|<|bm|;
d - период 3. с. Фазовые скорости ПГ
vm=w/b
m отличаются друг отдруга. <Замедление и в др. случаях можно объяснить удлинением пути волн из-за переотражений отпериодически расположенных препятствий, это же приводит и к возникновению ПГ в (1). В синхронизме сдвижущимися частицами могут находиться любые ПГ, но это вовсе не означает, что и др. ПГ обязаны бытьмедленными - волновое
поле (1) допускает существование и быстрых гармоник (
|v|>c), к-рые в неэкранир.системах ведут себя как излучающие (поэтому их иногда наз. вытекающими волнами). Величина инаправление групповой скорости определяются всем набором ПГ (1). У части ПГ фазовые скорости совпадаютпо направлению с групповой (прямые гармоники), у др. части
vm противоположны групповой скорости(обратные гармоники). Синхронизм с прямыми ПГ используется в приборах типа ЛБВ, ускорителях иуправляющих элементахосциллография, трубок; в приборах типа ЛОВ используют
синхронизм с обратнымиПГ. <Эффективность взаимодействия ВЧ-поля с движущимися частицами в 3. с. характеризуется вэлектронных СВЧ-приборах сопротивлением связи R
св = |Е т|
2/2b2 т Р, а в ускорителях - шунтовымсопротивлением R
т=|Е т|2/2a
Р, где
Р- поток энергии через поперечное
сечение 3. с.,
Е т- компонента полясинхронной гармоники, действующая на заряж. частицы, a - коэф. затухания волн. <Важной особенностьюнормальных волн в любой пе-риодич. системе являются частотные полосы ненропускания, когда
Imb
m№0даже в системах без потерь. Это одномерный вариант отражения, возникающего в произвольных периодич.решётках (см.
Брэгга-Вульфа условие). Любую систему, направляющую волны,
фазовая скорость к-рыхменьше скорости однородной волны в окружающем свободном пространстве, можно отнести к 3. с.,независимо от её назначения. Сюда, в частности, относятся нее типы
волноводов диэлектрических, а такжесистемы, направляющие
поверхностные волны.
Лит.: С и л и н Р. А., Сазонов В. П., Замедляющие системы,М., 1966; Нефедов Е. И., Фиалковский А. Т., Полосковые
линии передачи, 2 изд., М., 1980.Я.
Ф. Ковалев, Р. А.Силин.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энцик
