Rozszerzony oscylator interakcji
Oscylator o rozszerzonej interakcji (EIO) to lampa próżniowa z wiązką liniową, zaprojektowana do przekształcania prądu stałego na energię o częstotliwości radiowej . Mechanizmem konwersji jest ładunku kosmicznego , w którym modulacja prędkości w wiązce elektronów przekształca się w modulację prądu lub gęstości wraz z odległością .
Rury zawierają pojedynczy rezonator . Kompletna wnęka to prostokątne pudełko zawierające strukturę przypominającą drabinę, przez którą przechodzi wiązka elektronów. Taka wnęka ma dużą liczbę rezonansów, ale w zastosowanym trybie rezonansowym w szczelinach między szczeblami powstają duże pola RF. Przejście fazowe od przerwy do przerwy jest dobrane w taki sposób, że elektron widzi to samo pole w każdej przerwie i jest opisane jako synchroniczne . W tym kontekście to samo pole oznacza pole o tej samej fazie, ale niekoniecznie o tej samej wielkości .
Wiązka elektronów, która wchodzi do wnęki wzbudzonej RF z prędkością w przybliżeniu synchroniczną, otrzyma skumulowaną modulację prędkości w każdej szczelinie. Po pewnej odległości od rezonatora elektrony wielokrotnie przyspieszane będą doganiać elektrony wielokrotnie zwalniane i utworzą się wiązki. Wiązki te będą miały prędkość zbliżoną do prędkości wiązki. Jeśli prędkość elektronów jest nieco większa niż synchroniczna, pęczki zaczną przekraczać przerwy, gdy pole jest opóźniane, a nie zerowe. Kiedy tak się dzieje, elektrony są spowalniane; ich utracona energia jest odzyskiwana przez wnękę i możliwe stają się trwałe oscylacje. W miarę dalszego zwiększania prędkości wiązki wchodzącej do wnęki, więcej energii jest przekazywane do wnęki, a częstotliwość oscylacji nieco wzrasta. W końcu jednak wiązki przebijają się przez opóźniające się pola i oscylacje nagle ustają. Zmniejszenie prędkości wiązki (napięcia) spowoduje wznowienie oscylacji rury. Konieczne jest jednak zmniejszenie prędkości wiązki poniżej wartości, przy której oscylacje ustały, zanim oscylacje zaczną się ponownie. Zjawisko to znane jest jako histereza i jest podobne do obserwowanego w wielu odruchowych klistronach .
Zmiana częstotliwości, która pojawia się wraz ze wzrostem napięcia wiązki, nazywana jest strojeniem elektronicznym i zwykle wynosi 0,2% częstotliwości roboczej mierzonej od połowy mocy do ustania oscylacji. Przy większych zmianach częstotliwości stosuje się strojenie mechaniczne, które uzyskuje się poprzez przesunięcie jednej ścianki wnęki. Ruchoma ściana jest w rzeczywistości tłokiem, który może poruszać się w tunelu, którego przekrój poprzeczny odpowiada ściance, którą zastępuje. Zakres strojenia mechanicznego jest zwykle ograniczony przez rezonanse pasożytnicze, które występują, gdy częstotliwość oscylacji i częstotliwość jednego z wielu innych rezonansów wnękowych pokrywają się. Kiedy tak się dzieje, wprowadzane są poważne straty, często wystarczające do całkowitego stłumienia oscylacji. Zwykle można uzyskać mechaniczny zakres strojenia na poziomie 4%, ale wykazano większe zakresy.
Oprócz wnęki rezonansowej oscylator o rozszerzonym oddziaływaniu jest bardzo podobny do bardziej konwencjonalnych klistronów . Działo elektronowe wytwarza wąską wiązkę elektronów, która jest utrzymywana na wymaganej średnicy przez pole magnetyczne podczas przechodzenia przez sekcję RF. Następnie wiązka wchodzi do stosunkowo wolnego od pola obszaru, gdzie się rozprzestrzenia i jest zbierana przez odpowiednio schłodzony kolektor. Wiele z tych oscylatorów ma elektrycznie izolowane anody iw takich przypadkach napięcie między katodą a anodą określa prąd lampy, który z kolei określa maksymalną moc wyjściową.