Учебная программа Дисциплины б11 «Физическая электроника» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г



Скачать 126.26 Kb.
Дата01.08.2016
Размер126.26 Kb.
ТипУчебная программа


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


  1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1992. 664 с.

  2. Жеребцов И.И. Электроника. Энергоатомиздат. М.: 1990.

  3. Электронные приборы. / Под ред. Г.Г. Шишкина. 4-е изд. М : Энергоатомиздат, 1989. 496 с.

  4. В.М.Березин, В.С.Буряк, Э.М.Гутцайт, В.П.Марин. Электронные приборы СВЧ. М. : Высшая школа,1985. 296 с.

  5. Гапонов В.И. Электроника, ч.1, 2.М.: 1960.

  6. Добрецов Л.Н., Гомоюнова М.В. Эмиссионная электроника. Наука. М.:1966.

  7. Жигарев А.А. Электронно-лучевые и фотоэлектронные приборы. ВШ. М.: 1982.

б) дополнительная литература



  1. Электронные приборы сверхвысоких частот. Уч.пособие под ред. В.М.Шевчика и М.А.Григорьева. Изд. СГУ. Саратов: 1980.

  2. Царев Б.М. Расчет и конструирование электронных ламп. Энергия. 1967.

  3. Мюллер Р.Б. Введение в физику сильноточных пучков заряженных частиц. Мир., М.: 1984.

  4. Соболева Н.А., Берковский А.Г. и др. Фотоэлектронные приборы. Наука. М.: 1963.

  5. Бродский Л.Н., Гуревич Ю.Я. Теория электронной эмиссии из металлов. Наука., М.: 1963.

  6. Власов В.Ф. Электронные и ионные приборы. Связьиздат., М., 1960.

  7. Электроника : Энцикл. словарь/ Гл. ред. В.Г.Колесников. М. : Сов. энцикл., 1991. 688с.

8. Вопросы для контроля



  1. Интеграл энергии при релятивистских скоростях электронов. Виды электронных траекторий при движении в статических однородных электрическом и магнитном полях.

  2. 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.

  3. Вариационные принципы динамики заряженных частиц (принцип Гамильтона, укороченного действия, Мопертюи). Электронно-оптический коэффициент преломления.

  4. Классификация электростатических линз. Построение изображения в тонкой и толстой линзах.

  5. Классификация магнитных линз. Понятие о квадрупольных линзах и электронных зеркалах. Виды аберраций электронных линз.

  6. Виды электронных микроскопов (эмиссионный, просвечивающий, отражательный, растровый, автоэлектронный, автоионный), принцип их действия.

  7. Принцип работы системы рекуперации энергии электронов в мощных электронных приборах.

  8. Отличия режимов температурного ограничения эмиссии и ограничения тока пространственным зарядом в электронных диодах. Закон “трех вторых” для плоского диода.

  9. Пушки Пирса. Предельный ток транспортировки электронного пучка в пространстве дрейфа.

  10. Силы, действующие на электрон при выходе из твердого тела. Профиль потенциального барьера на границе твердого тела.

  11. Теория термоэлектронной эмиссии из твердого тела. Механизмы действия пленочного и оксидного катодов.

  12. Изменение профиля потенциального барьера на границе твердого тела под действием внешнего электрического поля. Эффект Шоттки. Автоэлектронная и взрывная эмиссия.

  13. Зависимость коэффициента вторичной эмиссии от энергии и угла падения первичных электронов. Распределение вторичных электронов по энергиям.

  14. Основные законы внешнего фотоэффекта (законы Столетова и Эйнштейна). Типы фотокатодов и их сравнительные характеристики.

  15. 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.




Каталог: rus -> progr -> 011800 RPh-bac
progr -> Учебная программа Дисциплины р1 «Синаптическая передача и пластичность»
progr -> Учебная программа Дисциплины р3 «Биофизические модели нейрональных и глиальных систем»
progr -> Учебная программа Дисциплины р12 «Квантовая и оптическая электроника»
progr -> Учебная программа Дисциплины р10 «Основы теории колебаний»
progr -> Учебная программа Дисциплины р3 «Теория автоматов и формальных языков»
progr -> Учебная программа Дисциплины б7 «Методы программирования»
progr -> Учебная программа Дисциплины опд. Ф. 19 «Безопасность жизнедеятельности»


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница