ОРОТРО́Н

Схема оротрона: 1 – плоское зеркало с отражающей решёткой; 2 – коллектор электронов; 3 – электронный пучок; 4 – электронная пушка; 5 – вывод энергии (выходной волновод); ...

ОРОТРО́Н [от на­чаль­ных букв слов «о(ткры­тый)», «р(езо­на­тор)» и …трон], элек­тро­ва­ку­ум­ный СВЧ-при­бор, в ко­то­ром ки­не­тич. энер­гия элек­тро­нов пре­об­ра­зу­ет­ся в энер­гию СВЧ-по­ля от­кры­то­го ре­зо­на­то­ра; от­но­сит­ся к О-ти­па при­бо­рам. Пред­ло­жен рос. фи­зи­ка­ми Ф. С. Ру­си­ным и Г. Д. Бо­го­мо­ло­вым в 1965 в ка­че­ст­ве ге­не­ра­то­ра элек­тро­маг­нит­ных ко­ле­ба­ний мил­ли­мет­ро­во­го и суб­мил­ли­мет­ро­во­го диа­па­зо­нов. От­кры­тый ре­зо­на­тор в О. об­ра­зо­ван пло­ским и во­гну­тым ме­тал­лич. зер­ка­ла­ми, от­ра­жаю­щи­ми эле­кт­ро­маг­нит­ные вол­ны; на по­верх­но­сти плос­ко­го зер­ка­ла раз­ме­ще­на мно­го­шты­ре­вая пе­рио­дич. струк­ту­ра, над ко­то­рой про­хо­дит лен­точ­ный элек­трон­ный по­ток, соз­да­вае­мый элек­трон­ной пуш­кой и удер­жи­вае­мый про­доль­ным ста­тич. маг­нит­ным по­лем (рис.). Кол­лек­тор О. со­би­ра­ет элек­тро­ны, про­шед­шие че­рез ре­зо­на­тор; уст­рой­ст­во вы­ве­де­ния СВЧ-энер­гии (ра­дио­вол­но­вод) свя­зы­ва­ет ре­зо­на­тор с на­груз­кой. Дли­на ге­не­ри­руе­мых волн $\lambda$ оп­ре­де­ля­ет­ся ско­ро­стью элек­тро­нов $v$ и пе­рио­дом струк­ту­ры $d$ ($\lambda=dv/c$, где $c$ – ско­рость све­та), а так­же рас­стоя­ни­ем $a$ ме­ж­ду зер­ка­ла­ми ре­зо­на­то­ра ($\lambda \approx 2a/m$, где $m$ – чис­ло по­лу­волн, ук­ла­ды­ваю­щих­ся ме­ж­ду зер­ка­ла­ми). Как и в др. при­бо­рах О-ти­па, взаи­мо­дей­ст­вие элек­тро­нов с СВЧ-по­лем в О. (их груп­пи­рова­ние, тор­мо­же­ние) осу­ще­ст­в­ля­ет­ся при сов­па­де­нии ср. ско­ро­сти элек­тро­нов и фа­зо­вой ско­ро­сти ге­не­ри­руе­мой элек­тро­маг­нит­ной вол­ны.

К сер. 2000-х гг. раз­ра­бо­та­на и экс­пери­мен­таль­но ис­сле­до­ва­на се­рия низ­ко­вольт­ных О. им­пульс­но­го дей­ст­вия с дли­ной вол­ны от 2,5 до 0,8 мм (диа­пазон час­тот 90–310 ГГц) с вы­ход­ной мощ­но­стью 0,1–1 Вт; кпд не пре­вы­ша­ет не­сколь­ких про­цен­тов. Про­де­мон­ст­ри­ро­ва­на воз­мож­ность ра­бо­ты О. в не­пре­рыв­ном ре­жи­ме на час­то­те 140 ГГц с вы­ход­ной мощ­но­стью 200 мВт. Пе­ре­строй­ка час­то­ты ге­не­ра­ции в О. осу­ще­ст­в­ля­ет­ся в ши­ро­ком диа­па­зо­не (до 20–30%) пу­тём из­ме­не­ния ус­ко­ряю­ще­го на­пря­же­ния или рас­стоя­ния ме­ж­ду зер­ка­ла­ми ОР. Дос­то­ин­ст­ва­ми О. яв­ля­ют­ся вы­со­кая ста­биль­ность час­то­ты и низ­кий уро­вень ам­пли­туд­ных и час­тот­ных шу­мов (напр., на по­ря­док ни­же, чем в клис­тро­не), не­дос­тат­ка­ми – силь­ная не­рав­но­мер­ность вы­ход­ной мощ­но­сти по час­то­те при час­тот­ной пе­ре­строй­ке, а так­же слож­ность из­го­тов­ле­ния пе­рио­дич. струк­тур ре­зо­на­то­ра в ко­рот­ко­вол­но­вой час­ти мил­ли­мет­ро­во­го диа­па­зо­на.