Радиофизический факультет

Скачать 126.26 Kb.

Название	Радиофизический факультет
Дата публикации	02.07.2015
Размер	126.26 Kb.
Тип	Документы

100-bal.ru > Журналистика > Документы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»

Радиофизический факультет

Кафедра электроники

УТВЕРЖДАЮ

Декан радиофизического факультета
____________________Якимов А.В.

«18» мая 2011 г.

Учебная программа
Дисциплины Б3.Б11 «Физическая электроника»
по направлению 011800 «Радиофизика»

Нижний Новгород

2011 г.

1. Цели и задачи дисциплины

Цель курса - сформировать у студентов современное представление об основных методах формирования активной среды в виде электронного пучка для мощных источников когерентного электромагнитного излучения, включая теорию эмиссии электронов из твердого тела. помимо этого в курсе рассматриваются также современные методы электронной оптики слаботочных систем, включая различные виды электронных микроскопов.
2. Место дисциплины в структуре программы бакалавра

Дисциплина «Физическая электроника» относится к дисциплинам базовой части профессионального цикла основной образовательной программы по направлению 011800 «Радиофизика», преподается в 7 семестре.

Дисциплина «Физическая электроника» базируется на знаниях студентов, приобретенных в курсах общей физики, математического анализа, дифференциальных уравнений, теоретической механики и квантовой механики.
3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате освоения дисциплины «Физическая электроника» формируются следующие компетенции:

способность собирать, обобщать и интерпретировать с использованием современных информационных технологий информацию, необходимую для формирования суждений по соответствующим специальным и научным проблемам (ОК-11);
способность к правильному использованию общенаучной и специальной терминологии (ОК-12);
способность использовать базовые теоретические знания для решения профессиональных задач (ПК-1);
способность применять на практике базовые профессиональные навыки (ПК-2);
способность понимать принципы работы и методы эксплуатации современной радиоэлектронной аппаратуры и оборудования (ПК-3);
способность использовать основные методы радиофизических измерений (ПК-4);
способность к профессиональному развитию и саморазвитию в области и электроники (ПК-6).

В процессе изучения курса студенты должны освоить и изучить:

основы классической электронной оптики;
различные виды электронной эмиссии и методы их теоретического описания;
устройство и основные характеристики различных электровакуумных приборов.

4. Объём дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа.

Виды учебной работы	Всего часов	Семестры
Общая трудоемкость дисциплины	72	7
Аудиторные занятия	32	32
Лекции	32	32
Практические занятия (ПЗ)	–	–
Семинары (С)	–	–
Лабораторные работы (ЛР)	–	–
Другие виды аудиторных занятий	–	–
Самостоятельная работа	40	40
Курсовой проект (работа)	–	–
Расчетно-графическая работа	–	–
Реферат	–	–
Другие виды самостоятельной работы	–	–
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)	зачет	зачет

5. Содержание дисциплины

5.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п	Раздел дисциплины	Лекции	ПЗ (или С)	ЛР
1.	Введение	1
2.	Движение электронов в электрическом и магнитном статических полях	5
3.	Электронно-оптические свойства полей с аксиальной симметрией. Электронные линзы	3
4.	Электронно-оптические системы	3
5.	Интенсивные электронные пучки	3
6.	Общие вопросы эмиссионной электроники	3
7.	Термоэлектронная эмиссия	3
8.	Полевая эмиссия	3
9.	Вторичная электронная эмиссия	3
10.	Фотоэлектронная эмиссия	3
11.	Технические применения фото- и вторичной эмиссии	2

5.2. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Введение

Предмет и задачи курса. Основные этапы развития электроники. Области применения полупроводниковых и вакуумных электронных приборов. Типичная блок-схема мощного вакуумного электронного прибора СВЧ. Разделы курса.
Раздел 2. Движение электронов в электрическом и магнитном статических полях

2.1. Уравнения движения в электромагнитном поле. Случаи однородных электрического и магнитного полей. Интеграл энергии..

2.2. Движение в слабонеоднородных полях (дрейфовая теория). Поперечный адиабатический инвариант. Дрейфовые уравнения. Уравнения Лагранжа. Теорема Буша.

2.3. Критический режим магнетрона. Инвариант Пуанкаре. Адиабатическая теория магнетронно-инжекторной пушки гиротрона.

2.4. Вариационные принципы динамики заряженных частиц. Электронно-оптический коэффициент преломления.
Раздел 3. Электронно-оптические свойства полей с аксиальной симметрией. Электронные линзы

3.1. Дифференциальные уравнения траекторий заряженных частиц в аксиально-симметричных полях. Уравнения параксиальных траекторий. Изображающие свойства параксиальных пучков (стигматичность и подобие изображений). Классификация электростатических линз. Особенности электростатических линз с ограниченной областью поля. Иммерсионные линзы. Построение изображения в тонкой и толстой линзах. Линзы-диафрагмы. Иммерсионный объектив.

3.2. Классификация магнитных линз. Электронно-оптические свойства короткой (слабой) и длинной магнитных линз. Сильные магнитные линзы. Аберрации электронных линз. Электронные зеркала. Квадрупольные линзы. Отклоняющие системы.
Раздел 4. Электронно-оптические системы

4.1. Прожекторы электронно-лучевых трубок. Электронно-лучевые технологические установки. Электронные микроскопы (эмиссионный, просвечивающий, отражательный, растровый, автоэлектронный и автоионный, проекционные микроскопы). Разрешающая сила электронных микроскопов просвечивающего типа.

4.2. Системы фокусировки протяженных интенсивных электронных пучков (магнитная, периодическая, электростатическая, центробежная). Системы рекуперации энергии электронов в мощных электронных приборах.
Раздел 5. Интенсивные электронные пучки

5.1. Система самосогласованных уравнений пучка в статических полях. Режимы температурного ограничения эмиссии и ограничения тока пространственным зарядом в электронных диодах. Теория идеализированного плоского диода (закон “трех вторых”).

5.2. Предельный ток транспортировки электронного пучка в пространстве дрейфа. Формирование ленточных электронных пучков. Пушки Пирса.
Раздел 6. Общие вопросы эмиссионной электроники

Классификация электронной эмиссии. Релаксационные эффекты при движении возбужденных электронов к поверхности твердого тела. Работа выхода электронов из твердого тела. Профиль потенциального барьера.
Раздел 7. Термоэлектронная эмиссия

Теория термоэлектронной эмиссии из твердого тела. Механизм действия пленочного катода. L-катод. Оксидный катод. Эффект Шоттки.
Раздел 8. Полевая эмиссия

Прохождение электронов сквозь потенциальный барьер на поверхности твердого тела. Расчет автоэлектронного тока. Свойства и применение автоэлектронных катодов. Взрывная эмиссия. Сильноточные релятивистские ускорители электронов.
Раздел 9. Вторичная электронная эмиссия

Зависимость коэффициента вторичной эмиссии от энергии и угла падения первичных электронов. Распределение вторичных электронов по энергиям. Особенности вторичной эмиссии из полупроводников и диэлектриков.
Раздел 10. Фотоэлектронная эмиссия

Основные законы внешнего фотоэффекта (законы Столетова и Эйнштейна). Спектральные фотоэлектрические характеристики металлов. Плотность тока фотоэмисии. Фотоэлектронная эмиссия диэлектриков и полупроводников. Сурьмяноцезиевый фотокатод.
Раздел 11. Технические применения фото- и вторичной эмиссии

Фотоэлементы с внешним фотоэффектом. Фотоумножители. Шумы фотоэлементов и фотоумножителей.
6. Лабораторный практикум

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторной работы
1.	2, 5, 6	Исследование влияния пространственного заряда на прохождение тока в диоде
2.	2, 6	Исследование принципов статического управления электронным потоком в триоде
3.	6, 7, 8	Тлеющий разряд

Предусмотрены в Радиофизическом практикуме.
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

7.1. Рекомендуемая литература

а) основная литература

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1992. 664 с.
Жеребцов И.И. Электроника. Энергоатомиздат. М.: 1990.
Электронные приборы. / Под ред. Г.Г. Шишкина. 4-е изд. М : Энергоатомиздат, 1989. 496 с.
В.М.Березин, В.С.Буряк, Э.М.Гутцайт, В.П.Марин. Электронные приборы СВЧ. М. : Высшая школа,1985. 296 с.
Гапонов В.И. Электроника, ч.1, 2.М.: 1960.
Добрецов Л.Н., Гомоюнова М.В. Эмиссионная электроника. Наука. М.:1966.
Жигарев А.А. Электронно-лучевые и фотоэлектронные приборы. ВШ. М.: 1982.

б) дополнительная литература

Электронные приборы сверхвысоких частот. Уч.пособие под ред. В.М.Шевчика и М.А.Григорьева. Изд. СГУ. Саратов: 1980.
Царев Б.М. Расчет и конструирование электронных ламп. Энергия. 1967.
Мюллер Р.Б. Введение в физику сильноточных пучков заряженных частиц. Мир., М.: 1984.
Соболева Н.А., Берковский А.Г. и др. Фотоэлектронные приборы. Наука. М.: 1963.
Бродский Л.Н., Гуревич Ю.Я. Теория электронной эмиссии из металлов. Наука., М.: 1963.
Власов В.Ф. Электронные и ионные приборы. Связьиздат., М., 1960.
Электроника : Энцикл. словарь/ Гл. ред. В.Г.Колесников. М. : Сов. энцикл., 1991. 688с.

8. Вопросы для контроля

Интеграл энергии при релятивистских скоростях электронов. Виды электронных траекторий при движении в статических однородных электрическом и магнитном полях.
Преставление радиус-вектора и скорости электрона при движении в слабо неоднородных полях. Условия сохранения поперечного адиабатического инварианта. Теорема Буша. Устройство и принцип работы магнетронно-инжекторной пушки гиротрона.
Вариационные принципы динамики заряженных частиц (принцип Гамильтона, укороченного действия, Мопертюи). Электронно-оптический коэффициент преломления.
Классификация электростатических линз. Построение изображения в тонкой и толстой линзах.
Классификация магнитных линз. Понятие о квадрупольных линзах и электронных зеркалах. Виды аберраций электронных линз.
Виды электронных микроскопов (эмиссионный, просвечивающий, отражательный, растровый, автоэлектронный, автоионный), принцип их действия.
Принцип работы системы рекуперации энергии электронов в мощных электронных приборах.
Отличия режимов температурного ограничения эмиссии и ограничения тока пространственным зарядом в электронных диодах. Закон “трех вторых” для плоского диода.
Пушки Пирса. Предельный ток транспортировки электронного пучка в пространстве дрейфа.
Силы, действующие на электрон при выходе из твердого тела. Профиль потенциального барьера на границе твердого тела.
Теория термоэлектронной эмиссии из твердого тела. Механизмы действия пленочного и оксидного катодов.
Изменение профиля потенциального барьера на границе твердого тела под действием внешнего электрического поля. Эффект Шоттки. Автоэлектронная и взрывная эмиссия.
Зависимость коэффициента вторичной эмиссии от энергии и угла падения первичных электронов. Распределение вторичных электронов по энергиям.
Основные законы внешнего фотоэффекта (законы Столетова и Эйнштейна). Типы фотокатодов и их сравнительные характеристики.
Принцип работы и быстродействие фотоэлементов с внешним фотоэффектом. Фотоумножители.

9. Критерии оценок

Зачтено	В целом хорошая подготовка с некоторыми ошибками.
Не зачтено	Необходима дополнительная подготовка для успешного прохождения испытания.

10. Примерная тематика курсовых работ и критерии их оценки

Не предусмотрена.

Программа составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 011800 «Радиофизика»

Автор программы_________________ Мануилов В.Н.

Программа рассмотрена на заседании кафедры 06 апреля 2011 года протокол № 4

Заведующий кафедрой __________________ Гапонов С.В.

Программа одобрена методической комиссией факультета 11 апреля 2011 года

протокол № 05/10

Председатель методической комиссии _________________ Мануилов В.Н.

Добавить документ в свой блог или на сайт

	Радиофизический факультет Дисциплины 02 «Полупроводниковые лазеры в оптической связи и измерительных системах»		Радиофизический факультет Дисциплины р12 «Взаимодействие электронных потоков с электромагнитными полями»
	Радиофизический факультет Данная дисциплина относится к общепрофессиональным дисциплинам федерального компонента, преподается в 9 семестре		Радиофизический факультет Данная дисциплина относится к дисциплинам специализации федерального компонента, преподается в 6 и 7 семестрах
	Радиофизический факультет ...		Радиофизический факультет Цель курса – сформировать у студентов представления о квантовомеханических закономерностях, лежащих в основе современной физики и...
	Радиофизический факультет Целью преподавания дисциплины «Дискретная математика» является подготовка специалистов к деятельности в сфере разработки, исследования...		Радиофизический факультет Содержание дисциплины направлено на расширение знаний электродинамики плазменных процессов, обусловленных ионизационной нелинейностью...
	Радиофизический факультет Цель изучения дисциплины состоит в освоении студентами методологии и технологии моделирования (в первую очередь компьютерного) информационных...		Радиофизический факультет Содержание дисциплины направлено на углубленное изучение методов физики твердого тела, знакомство с некоторыми современными проблемами...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Факультет русской филологии и журналистики. Факультет истории и юриспруденции. Факультет татарской и сопоставительной филологии....		Радиофизический факультет Дисциплина базируется на знаниях студентов, приобретенных в курсах общей физики, полупроводниковой электроники, электродинамики и...
	Радиофизический факультет Большое внимание в курсе уделено сопутствующему математическому описанию указанных процессов и их использованию для расчета основных...		Радиофизический факультет Основное внимание при чтении лекций уделяется приближенным методам решения задач распространения и рассеяния скалярных волн в средах...
	Радиофизический факультет Содержание дисциплины направлено на изучение разделов аналитической геометрии и высшей алгебры, необходимых для понимания других...		Радиофизический факультет Свч, квч и терагерцовых диапазонов частот. Рассматриваются процессы, происходящие в гетеропереходах, и объясняются основные причины...

Радиофизический факультет

Похожие: