كليسترون

طريقة العمل

في التجويف الثاني يتولد مجال كهربي بفعل مرور الشعاع المعدل.

كذلك، هذا المجال يمكن سحبه في صورة تيار كهربي مكبر من خلال فتحة أو كابل في أعلى التجويف الثاني (تجويف الخرج).

وفي هذا الصدد، قبل إدخال الإشارة المراد تكبيرها ينشأ شعاع إلكترونى بين الكاثود ذو الشحنة السالبة والمجمع ذو الشحنة الموجبة وويكسبه الأنود الموضوع في طريقه السرعة الكافية للوصول إلى المجمع.

وفي السياق ذاته، يتم إدخال إشارة الدخل المتردده إلى التجويف الأول والتي تقوم بتوليد مجال كهربى موازى للشعاع الإلكترونى في المسافة الضيقة dg.

وفي هذا السياق، يسير الشعاع الإلكترونى المعدل في سرعته وكثافته مسافة L (وهي المسافة الازمة ليصل التيار إلى قيمته القصوى داخل التجويف الثاني).

تفسير العمل كمكبر

إضافةً إلى ذلك، وهذا التغير الكبير في سرعة الإلكترونات وكثافتها يولد مجال كهربى كبير يمكن تحويله إلى تيار متردد مكبر.

علاوةً على ذلك، تمثل النقاط 1و2و3و4و5و6 مجموعة من الإلكترونات التي تمر خلال التجويف الأول والتي تتأثر بالموجة الداخلة.

• الملاحظ أن:
• الإلكترون (1) يحدث له تأخير بفعل المجال الكهربى الموجود في إتجاهه
• الإلكترون (2) لا يتأثر بالمجال الكهربى حيث كانت قيمته =صفر أثناء مروره
• الإلكترون (3) يحدث له تسريع بفعل المجال الكهربى الموجود في عكس إتجاهه

من جهة ثانية، في المخطط التالى يمثل المحور الأفقى الزمن ويمثل المحور الرأسي المسافة التي تقطعها الإلكترونات.

وفي هذا السياق، رغم أن الإلكترون 1 سبق الإلكترون 2 و3 في زمن دخوله إلى التجويف الأول إلا أنه بسبب سرعته البطيئة فإن الثلاث إلكترونات تتجمع عند نقطة تبعد مسافة L وهي المسافة التي يوضع عندها التجويف الثاني.

كذلك، تمثل الموجة الجيبية (المجال الكهربى داخل التجويف الأول) والذي يتغير طبقا للتغير في الإشارة الداخلة.

استخداماته

وفي السياق ذاته، مكبر الكلايسترون له تطبيقات مهمة كمرسل رإداري، حيث إنه يوفر إمكانات لا يمكن الحصول عليها من مذبذب ذاتي الاستثارة مثل الماجنترون، وأهم مميزاته أنه يمكن الحصول منه على قدرات عالية ذات درجة ثبات عالية، وبفعالية جيدة، ومعامل تكبير مرتفع. ثبات واستقرار التردد الناتج من الكلايسترون يجعله مناسباً بصفة خاصة لرادارات كشف الأهداف المتحركة، التي تحتاج لدرجة ثبات عالية في التردد، حيث إن التغير البسيط في التردد، تأثير دوبلر، هو الذي يميز الأهداف المتحركة عن الأهداف الثابتة.

عيوبه

وعلى صعيد آخر، يعد العيب الرئيسي للكلايسترون، هو الحجم الكبير نسبيّاً، وارتفاع الجهود اللازمة للتشغيل، فالحجم الكبير لا يناسب إلا الاستخدامات الأرضية الثابتة، وقد تصل جهود التشغيل اللازمة إلى 100 كيلو فولت، وكما هو ثابت فإن الجهود العالية تولد في المنطقة المحيطة، قدراً من الأشعة السينية الضارة، ولذلك يلزم اتخاذ الإجراءات الوقائية من الإشعاع المناسبة.

فكرة العمل

إضافةً إلى ذلك، يعتمد مكبر الكلايسترون على استغلال ظاهرة الزمن الانتقالي، لشعاع الإلكترون عبر الصمام. تعدل سرعة الإلكترونات المكونة للشعاع الإلكتروني في مكبر الكلايسترون بإشارة الدخل المراد تكبيرها، أي أن طاقة الحركة للإلكترونات تتغير طبقاً لتغيرات إشارة الدخل، التي يتم تغذيتها للصمام من خلال الفجوة الأولى، هذا التغير في طاقة حركة الإلكترونات يؤدي إلى تغير كثافة الإلكترونات في الشعاع المتحرك في اتجاه المصعد، حيث إن بعض الإلكترونات تزداد طاقتها وسرعتها، فتلحق في مسارها الإلكترونات التي تأثرت سرعتها سلبيّاً، فتتكون دفعات من الإلكترونات الأعلى كثافة في فترات زمنية، وفي فترات أخرى تليها تكون كثافة الإلكترونات قليلة. الفجوة الرنانة الثالثة، هي الفجوة التي يتم منها استخراج طاقة الإلكترونات المعدلة، وفق إشارة الدخل، وتغذيتها إلى (Circuit load) حمل الدائرة.

الكلايسترون ذو التجويفين

أنواعه

التركيب

ومن ناحية أخرى، مهبط : وهو الجزء الذي تشع منه الإلكترونات ويوضع عليه جهد سالب ثابت وكبير -Vo

كذلك، كل هذه العناصر السابقة تكون موضوعة في أنبوبة زجاجية مفرغة (غير موضحة بالرسم)

يتركب الكلايسترون ذو التجويفين من:

وفي هذا السياق، المجمع : وهو الجزء الذي يجذب شعاع الإلكترونات إليه وبذلك تغلق الدائرة. ويوضع عليه جهد موجب كبير +Vo

علاوةً على ذلك، تجويف الخرج : وهو التجويف الذي تخرج منه الإشارة المكبرة ويفصله عن التجويف الأول (الحازم) بمسافة L - Drift Space وهذه المسافة تختار ليكون التيار المتجمع في تجويف الخرج (الناشئ عن مرور الشعاع الإلكترونى المتردد المعدل داخل هذا التجويف) في قيمته القصوى. وهذا التجويف الثاني يسمى الماسك .

ومن جهة أخرى، المصعد : وهو ذو شحنة موجبه لتسريع الشعاع الإلكترونى وتحفيزه للوصول إلى المجمع.

من جهة ثانية، تجويف الدخل : وهو التجويف الذي تدخل من خلاله الإشارة المراد تكبيرها وذلك عن طريق كابل متحد المحور أو دليل موجى . ويعمل هذا التجويف عمل الحزم وتعديل السرعة للشعاع الإلكترونى عن طريق توليد هذا الشعاع لمجال كهربي داخل هذا التجويف وتكون خطوط هذا المجال موازية لمسار الشعاع مما يسرعه أو يبطئه.

مميزاته

وفي هذا السياق، يمكن تحقيق معاملات تكبير تصل إلى نحو 30 ـ 40 ديسيبل db باستخدام كلايسترون له ثلاث فجوات، ومعامل تكبير 80 ديسيبل بعدد أكبر من الفجوات،