1000 статей

Другое дело — диаметр и однородность... Пятнадцать лет назад молодые ученые Московского государственного университета, его вчерашние студенты, взялись за решение этой проблемы. Вряд ли кто мог предсказать, сколько она доставит хлопот. Уже в начале работы исследователи сообразили: недостаточно, чтобы весь пучок в среднем двигался с постоянной скоростью. Ведь энергия, которую он отдает, складывается из энергии каждого электрона. Другими словами, нужно уравнять скорости всех без исключения электронов в пучке. Как? Чтобы ответить на вопрос, нужно сначала разобраться, от чего, кроме напряжения на электродах, зависит эта скорость. Для этого пришлось внимательнее изучить, как на высоких напряжениях работает катод — источник электронов. Прибегая к аналогии, можно сказать, что обычный катод похож на душ, из сита которого вместо воды вылетают электро- электроны. Сравнение, конечно,грубое, но в общем верное. Представьте, что сито на душе старое, где-то уже проржавело, где-то с забито. Конечно, и струйки та- кой душ будет давать разные. То же происходит и с тронным душем. Любая, даже отполированная до зеркального блеска поверхность, если взглянуть на нее через микроскоп, усеяна микроостриями разной толщины, высоты и формы — это и есть дырки нашего душа. При очень высоких напряжени- напряжениях ток, стекая с них, образует на вершинах множество взрывчиков. Они разогревают поверхность катода, выбивая из нее электроны. Процесс этот мгновенен и в сочетании с огромным напряжением превращается в плазменный взрыв — раскаленное облако электронов и ионов (а это и есть плазма) мгновенно окутывает катод со всех сторон. Из электронов этого облака формируется пучок, нужный нам для передачи энергии СВЧ-полю. Но электроны в облаке обладают разной начальной энергией, поэтому напряжение разгоняет, их разному, отсюда и разброс скоростей в пучке. Значит, чтоб избежать этого, нужно просто уравнять энергию электронов в облаке? Выходит, что так. Вот тут-то и появилась мысль упорядочить сами микроострия, по которым ток стекает с поверхности катода. Причем упорядочить не только их геометрические размеры, но и силу тока, идущего через них. Другими словами, сделать к старому душу новое сито. Так и появился в установке острийный катод, похожий на ежа, ощетинившегося всеми своими графитовыми колючками, направленными в сторону анода. Первого опыта с новым катодом ждали с нетерпением. На лампу подали напряжение... Но СВЧ-поле приборы так и не зарегистрировали. Нет резонанса. В чем же дело? Оказалось, что плазменное облако вокруг катода расширяется, а это меняет характеристики пучка, прежде всего его диаметр, от которого тоже зависит, так сказать, настройка на резонанс. Что предпринять? Удержать плазменное облако невозможно. Нет еще у человечества такой силы. Но ведь можно зажать силовыми линиями магнитного поля сам электронный пучок. А напряженность поля можно заставить изменяться по тем же законам, по которым растет и меняется само облако. Так и сделали. Получился своеобразный прокатный стан, через который вместо раскаленной стальной заготовки побежал между ээлектромагнитными валками электронный ручеек.
Установка заработала, да так здорово, что ученые поневоле задумались: стоит ли ждать, пока построят солнечные станции. Ведь в руках у исследователей оказался, без преувеличения, универсальный инструмент. Электронный пучок — носитель громадных запасов энергии, аккумулятор небывалой мощности. И разряжать его можно по-разному. Скажем, пропустив сквозь замедлитель, способный на резонанс, не в СВЧ, а в оптическом диапазоне. Попробовали. И получился... лазер.
Потом решили подать оптическое излучение на электронный пучок. Рассуждали так:
внутри движущегося электронного пучка оптическое излучение должно рассеиваться, а за счет эффекта Допплера, который известен многим из учебника физики, произойдет сдвиг частоты этого излучения. То есть, подав зеленый свет, можно получить на выходе излучение в ультрафиолете или, наоборот, в инфракрасной области. А поскольку сдвиг зависит от скорости пучка, меняя ее, можно управлять длиной волны.
К таким вот неожиданным результатам привел поиск ученых, работавших над решением вполне конкретной научной задачи. Но тема не закрыта: к исследованиям молодых москвичей подключились их коллеги из Томска и Горького. И вскоре, возможно, мы вновь услышим о «прокатном стане для электронов».

Страницы: 1 2