Электроника

ВАКУУМНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА, раздел электроники, включающий исследования взаимодействия потоков свободных электронов с злектрич. и магнитными полями в вакууме, а также методы создания электронных приборов и устройств, в к-рых это взаимодействие используется.
Первым вакуумным электронным прибором был электровакуумный диод, изобретенный в 1905 англ. учёным Дж. А. Флемингом. Интенсивное развитие В. э. началось с 1907 после создания амер. инженером Л. де Форестом трёхэлектродной электронной лампы (триода) — вакуумного прибора с сеточным управлением электронным потоком. Создание электронных ламп дало толчок бурному развитию в 10—20-х гг. радиосвязи и радиовещания, а появление в 30-х гг. приёмных и передающих электроннолучевых приборов обусловило возникновение электронного телев ид ени я.
Актуальность задач В. з. привлекла в 30— 50-х гг к работе над её проблемами большое число учёных и инженеров во многих развитых странах мира. Были подробно изучены особенности электронных процессов в приборах В. э., созданы методы расчётов, предложены конструкции многосеточных приёмно-усилительных ламп, усовершенствованы генераторные лампы. Сформировалась самостоят, область знаний — технология приборов В. э., включающая материаловедение и специализир. машиностроение. Появились заводы по производству таких приборов, положившие начало развитию электронной промышленности.
Качественно новый этап в развитии В. э. связан с освоением области высоких частот св. 500 МГц. Вследствие инерции эл-нов механизм сеточного управления электронным потоком, работающий на относительно низких радиочастотах, теряет свою эффективность с повышением частоты, как только период зл.-мвгн. колебаний оказывается соизмеримым со временем пролёта эл-нов в межэлектродном пространстве. В 30—40-х гг. разработаны принципы динам и ч. управления электронным потоком и созданы вакуумные приборы новых классов (клистроны, магнетроны, лампы бегущей волны, мазеры на циклотронном резонансе и др.), работа к-рых основана на взаимодействии зл-нов с эл.-магн. СВЧ полями. Важную роль в работе этих приборов играют процессы группирования электронов, наведение тока во внеш. цепвх прн движении носителей заряда, а также принципы отбора ВЧ энергии от электронных потоков. Сформировалось особое направление В. з. — СВЧ электроника.
До 60-х гг. В. э. представляла практически всю электронику.  Изобретение транзистора и последовавшее за этим бурное развитие полупроводниковой электроники ограничило область применения маломощных приборов В. э. относительно узким кругом задач, связанных гл. обр. с работой  условиях интенсивного радиационного нлн мощного импульсного эл.-магн облучения. Однако те области техники и технологии, где необходимы мощные источники эл.-магн. поля, — радиовещание, телевидение, ускорительная техника, плазменная технология и плазмохи-мия, дальняя связь, радиолокация и др. — в основном базируются на В. >. Область применения вакуумных приборов определяется следующими особенностями используемых в иих физ. явлений и процессов. Во-первых, при взаимодействии эл-нов с э л.-маги, полями в вакууме нет столкновений эл-нов со связанными атомами, а вероятность столкновений с атомами остаточных газов пренебрежимо мала- Поэтому тепловые потери энергии эл-нов в пространстве взаимодействие также малы и не ограничивают ко>ф. полезного действия прибора. Кпд нек-рых типов генераторных ламп, модуляторных ламп, магнетронов и клистронов достигает или превышает 90%. Во-вторых, остаточная (ие отданная эл.-магн. полю) энергия электронных потоков в вакуумных приборах рассеивается на электродах с большой поверхностью, к-рые могут интенсивно охлаждаться; это позволило создать приборы мощностью до неск. десятков МВт и выше.
В. з. больших мощностей — одно из важнейших направлений совр. электроники. Развитие В. з. стало возможным благодаря фундаментальным достижениям в области физики твёрдого тела, жидкости и газа, материаловедения и теплофизики. Кроме того, В. з. опирается на результаты исследований по проблемам электронной эмиссии, электронной оптики, пробоев вакуумных зазоров, а в СВЧ диапазоне — также электродинамики и электродинамических систем.
В зависимости от принципа действия, назначения и технологии, особенностей приборы и устр-ва В. »., составляющие широкий класс электровакуумных приборов, делятся на электронные лампы, электровакуумные СВЧ приборы, электронно-лучевые приборы, рентгеновские трубки и фотоэлектронные приборы. К вакуумным приборам и устр-вам относятся не-многочисл. группа вакуумных индикаторов и вакуумные интегральные схемы, а также электронно-лучевые технологии, установки н др.
Специфическими для технологии приборов В. э. являются следующие осн. процессы: получение и обеспечение длит, сохранения высокого вакуума либо заданного состава остаточного газа в объеме прибора, обеспечение высокой электрической прочности вакуумных зазоров и изготовление катодов. Катод, служащий источником эп-иов, является общим элементом всех приборов и устр-в В. э. Св-ва катодов определяют достижимый уровень важнейших характеристик вакуумных приборов — долговечности и надёжности. С улучшением этих характеристик связано применение мощных приборов В. э. как источников ВЧ и СВЧ излучения в радиолокации, радионавигации, кос ми и. связи, а также для повышения эффективности пром. и сельскохозяйств. произ-ва.