ЗАМЕДЛЯ́ЮЩАЯ СИСТЕ́МА

ЗАМЕДЛЯ́ЮЩАЯ СИСТЕ́МА (за­мед­ляю­щая струк­ту­ра), уст­рой­ст­во, фор­ми­рую­щее и ка­на­ли­зи­рую­щее элек­тро­маг­нит­ные вол­ны с фа­зо­вой ско­ро­стью, мень­шей ско­ро­сти све­та в ва­куу­ме (за­мед­лен­ные вол­ны), и обес­пе­чи­ваю­щее их дли­тель­ное, син­хрон­ное взаи­мо­дей­ст­вие с по­то­ка­ми за­ря­жен­ных час­тиц. Осн. об­лас­ти при­ме­не­ния З. с.: элек­трон­ные СВЧ-при­бо­ры с дли­тель­ным взаи­мо­дей­ст­ви­ем (лам­пы бе­гу­щей вол­ны, лам­пы об­рат­ной вол­ны, маг­не­тро­ны, не­ко­то­рые раз­но­вид­но­сти ма­зе­ров на цик­ло­трон­ном ре­зо­нан­се), син­хро­трон­ные и ли­ней­ные ус­ко­ри­те­ли, се­па­ра­то­ры за­ря­жен­ных час­тиц. З. с. при­ме­ня­ют­ся так­же в ка­че­ст­ве ан­тенн бе­гу­щей вол­ны, ли­ний за­держ­ки, элек­трич. фильт­ров, фа­зов­ра­ща­те­лей и др. Взаи­мо­дей­ст­вие элек­тро­маг­нит­ной вол­ны с элек­трон­ным по­то­ком наи­бо­лее эф­фек­тив­но, ко­гда фа­зо­вая ско­рость вол­ны $v_ф$ и ско­рость элек­тро­нов $v_е$ в при­бо­ре при­мер­но оди­на­ко­вы $(v_ф;v_е)$. Умень­ше­ние $v_ф$ в З. с. ха­рак­те­ри­зу­ет­ся от­но­ше­ни­ем $n=c/v_ф$ ($c$ – ско­рость све­та), на­зы­вае­мым ко­эф. за­мед­ле­ния, или за­мед­ле­ни­ем.

Рис. 2. Резонаторные замедляющие системы: а – диафрагмированный волновод; б – "гребёнка"; 1 – волновод; 2 – диафрагма; 3 – пролётный канал; 4 – экран; 5 – зуб...

Рис. 1. Спиральные замедляющие системы: а – ленточная; б – из круглой проволоки; в – спиральная канавка на стержне; d – шаг витка; r – радиус витка; ψ – угол ...

Рис. 3. Штыревые замедляющие системы: а – «встречные штыри»; б – «меандрна опорах»; 1 – штырь; 2 – опора.

Боль­шин­ст­во ис­поль­зуе­мых на прак­ти­ке З. с. пред­став­ля­ют со­бой не­од­но­род­ные по дли­не (обыч­но пе­рио­ди­че­ские) струк­ту­ры. За­мед­ле­ние элек­тро­маг­нит­ной вол­ны в них осу­ще­ст­в­ля­ет­ся, напр., за счёт уд­ли­не­ния пу­ти вол­ны в ре­зуль­та­те мно­го­крат­ных от­ра­же­ний от пе­рио­ди­че­ски рас­по­ло­жен­ных пре­пят­ст­вий. В лю­бой З. с. мо­гут рас­про­стра­нять­ся неск. ти­пов волн, от­ли­чаю­щих­ся рас­пре­де­ле­ни­ем по­ля в по­пе­реч­ном се­че­нии З. с. Для волн ка­ж­до­го ти­па в З. с. су­ще­ст­ву­ют по­ло­сы про­пус­ка­ния (об­лас­ти час­тот, в пре­де­лах ко­то­рых ко­эф. за­ту­ха­ния волн бли­зок к ну­лю) и не­про­пус­ка­ния (об­лас­ти час­тот, ха­рак­те­ри­зую­щие­ся зна­чит. по­те­ря­ми энер­гии волн). Наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли З. с. спи­раль­ные, ре­зо­на­тор­ные, шты­ре­вые, а так­же сис­те­мы сме­шан­но­го ти­па. Спи­раль­ная З. с. пред­став­ля­ет со­бой один или неск. изо­ли­ро­ван­ных друг от дру­га про­вод­ни­ков (напр., из круг­лой про­во­ло­ки или лен­точ­ные), на­мо­тан­ных так, что они об­ра­зу­ют со­ос­ные вин­то­вые ли­нии с по­сто­ян­ны­ми ша­гом и ра­диу­сом (рис. 1). В за­ви­си­мо­сти от чис­ла про­вод­ни­ков та­кие З. с. под­раз­де­ля­ют­ся на од­но-, двух-, трёх­за­ход­ные и т. д. В слу­чае од­но­за­ход­ной З. с. вол­на рас­про­стра­ня­ет­ся вдоль вит­ков спи­ра­ли с фа­зо­вой ско­ро­стью $v_ф=c·\text{sin}ψ$, где $ψ$ – угол на­мот­ки спи­ра­ли; ко­эф. за­мед­ле­ния $n=1/\text{sin}ψ$ . В элек­трон­ных при­бо­рах спи­раль­ные З. с., как пра­ви­ло, по­ме­ща­ют в ме­тал­лич. обо­лоч­ку (эк­ран) или ди­элек­трич. труб­ку; спи­раль кре­пит­ся в эк­ра­не с по­мо­щью ди­элек­трич. стерж­ней (шта­пи­ков). Ис­поль­зо­ва­ние ме­тал­лич. эк­ра­на по­зво­ля­ет по­вы­сить ко­эф. за­мед­ле­ния в ра­бо­чей по­ло­се час­тот, умень­шить дис­пер­сию волн и су­ще­ст­вен­но сни­зить со­про­тив­ле­ние свя­зи. Ре­зо­на­тор­ная З. с. вы­пол­ня­ет­ся в ви­де пе­рио­дич. це­поч­ки ре­зо­на­то­ров, свя­зан­ных ме­ж­ду со­бой от­вер­стия­ми или др. спо­со­бом. Та­кие З. с. обес­пе­чи­ва­ют вы­со­кий те­п­ло­от­вод и об­ла­да­ют низ­ки­ми зна­че­ния­ми ко­эф. за­мед­ле­ния (обыч­но не пре­вы­ша­ет 8); ис­поль­зу­ют­ся гл. обр. в элек­трон­ных при­бо­рах, ср. мощ­ность ко­то­рых св. 100 Вт. Осн. раз­но­вид­но­сти ре­зо­на­тор­ных З. с. (рис. 2): диа­фраг­ми­ро­ван­ный вол­но­вод, «гре­бён­ка», «лист кле­ве­ра». К шты­ре­вым З. с. от­но­сят­ся сис­те­мы, со­дер­жа­щие уча­ст­ки в ви­де от­рез­ков мно­го­про­вод­ной ли­нии пе­ре­да­чи. Про­вод­ни­ки этой ли­нии на­зы­ва­ют­ся шты­ря­ми. При­ме­ры шты­ре­вых З. с. (рис. 3): «встреч­ные шты­ри», «ме­андр».