Klistrons

Klistrons (grieķu: klyzein — 'bangot, viļņot' + elektrons) — vakuuma elektroierīce (elektronu lampa) mikroviļņu (t. sk. SAF, UHF) pastiprināšanai. Mazjaudas klistroni tiek izmantoti kā pastiprinātāji virszemes mikroviļņu komunikācijas posmiem. Lieljaudas klistronus izmanto kā izejas elektronu lampas UHF televīzijas, satelītu komunikācijas un radaru raidītājos, kā arī modernos daļiņu paātrinātājos.

Pirmās klistronu konstrukcijas izveidoja 1938. gadā Rasels un Zigurds Variani.

Klistronā augstfrekvences elektromagnētisko svārstību ģenerēšana notiek, elektronu lielgabala izstarotajam elektronu kūlim bremzējoties dobumrezonatorā, kur notiek tā pašmodulācija un enerģijas atdošana ierosinātajām svārstībām.

Klistronus iedala dreifa klistronos un atstarotājklistronos (refleksklistronos).

Dreifa klistronā elektronu kūlis secīgi lido cauri dobumrezonatoriem (vienkāršākajā gadījumā diviem, bet ir arī daudzrezonatoru klistroni). Dreifa klistronam var būt augsts pastiprināšanas koeficients, 60 dB (miljons reižu) vai vairāk, un izejas jauda līdz desmitiem megavatiem, turklāt šaurā frekvenču joslā (parasti daži procenti, dažās ierīcēs līdz 10%). Dreifa klistroni var radīt daudz lielākas mikroviļņu jaudas nekā pusvadītāju mikroviļņu ierīces, piemēram, Ganna diodes.

Atstarotājklistronā izmanto tikai vienu rezonatoru, caur kuru elektronu plūsma iet divreiz, atstarojoties no speciāla atstarotājelektroda. Atstārotājklistronus lieto dažādā elektroniskā aparatūrā kā mazjaudīgus augstfrekvences ģeneratorus. Tā kā tiem ir mazs lietderības koeficients, lielas jaudas ar tiem iegūt nevar. Tos izmanto kā SAF uztvērēju heterodīnus, mēraparatūrā, mazjaudas raidītājos. Atstārotājklistroni ir konstruktīvi vienkārši, droši darbā, tiem nav vajadzīga ārēja fokusējošā sistēma un to frekvence ir elektroniski maināma. Mūsdienās atstarotājklistronus aizstāj pusvadītāju SAF ģeneratori (sk. Ganna diode).

Mūsdienu sistēmās klistronus izmanto frekvencēm no simtiem MHz (UHF) līdz simtiem GHz. Tie kalpo radaros, satelītu komunikācijā un lieljaudas platjoslas komunikācijā (TV apraidē), medicīnā (apstarojošā onkoloģija) un augsto enerģiju fizikā (daļiņu paātrinātājos un eksperimentālos reaktoros). Piemēram, slavenajā Stenforda Universitātes lineārajā paātrinātājā SLAC izmanto klistronus ar izejas jaudu no 50 megavatiem (impulss) un 50 kilovatiem (vidējā jauda) 2856 MHz frekvencē. Aresibo radioteleskopam izmanto divus klistronus ar kopējo jaudu 1 MW nepārtrauktā režīmā frekvencē 2380 MHz.^[1]