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第1章 真空电子器件基础 1

1.1 真空电子器件一般介绍 1

1.1.1 真空电子器件的定义与分类 1

1.1.2 真空电子器件的发展与应用 3

1.2 电子发射与热阴极 5

1.2.1 电子发射的物理基础 5

1.2.2 电子发射方式及阴极 8

1.2.3 热阴极 8

1.3 其他阴极 11

1.3.1 光电阴极 11

1.3.2 次级电子发射极 14

1.3.3 场致发射阴极 17

1.4 电子光学基础——电子在电磁场中的运动 22

1.4.1 电子光学简介 22

1.4.2 电子在均匀场中的运动 22

1.4.3 电子在轴对称电场中的运动 24

1.4.4 电子在轴对称磁场中的运动 27

1.4.5 轴对称复合电、磁场中的电子运动和聚焦成像性质 30

1.5 电子透镜与像差 31

1.5.1 电子光学与几何光学的比较 31

1.5.2 电子透镜 33

1.5.3 像差 41

第2章 普通电子管 46

2.1 普通电子管一般介绍 46

2.1.1 静态控制原理 46

2.1.2 电子管的基本结构 46

2.1.3 电子管发展简史 50

2.1.4 电子管的分类 51

2.2 二极管 52

2.2.1 二极管的基本工作原理 52

2.2.2 平板二极管的电流流通和极间电场 53

2.2.3 平板二极管的3/2次方定律 58

2.2.4 阴极的工作状态与二极管的伏安特性 59

2.3 三极管 60

2.3.1 三极管的基本工作原理 60

2.3.2 等效二极管 61

2.3.3 三极管的伏安特性和参量 63

2.4 四极管、五极管和束射四极管 66

2.4.1 四极管 66

2.4.2 五极管 67

2.4.3 束射四极管 68

2.5 发射管、调制管和微波三、四极管 69

2.5.1 发射管 69

2.5.2 调制管 70

2.5.3 微波三、四极管 71

第3章 微波真空电子器件概述 74

3.1 微波管的动态控制原理与分类 74

3.1.1 微波电子管的动态控制原理 74

3.1.2 微波电子管的分类 76

3.1.3 微波电子管的发展方向 76

3.2 微波管的主要参量 78

3.2.1 增益 78

3.2.2 功率 78

3.2.3 带宽 80

3.2.4 效率 82

3.3 微波管的基本结构 83

3.3.1 微波管的主要组成部分 83

3.3.2 电子枪 83

3.3.3 高频系统 85

3.3.4 聚焦系统 86

3.3.5 收集极 88

3.3.6 输能装置 90

3.4 谐振腔型高频结构 91

3.4.1 速调管用重入式谐振腔 91

3.4.2 磁控管用多腔谐振系统 92

3.4.3 回旋管用开放式波导谐振腔 94

3.4.4 准光学谐振腔 95

3.5 慢波线型高频结构 97

3.5.1 慢波线的一般特性 97

3.5.2 周期性结构慢波线 99

3.5.3 螺旋线慢波系统 101

3.5.4 耦合腔慢波系统 106

3.5.5 新型全金属慢波系统 109

第4章 传统微波管 112

4.1 速调管的工作原理 112

4.1.1 速调管的基本结构和动态控制原理 112

4.1.2 电子注的速度调制 113

4.1.3 电子注的漂移群聚 115

4.1.4 电子注的能量转换 119

4.2 速调管的主要类型及应用 122

4.2.1 速调管的主要类型 122

4.2.2 速调管的特点与应用 125

4.3 行波管的工作原理 126

4.3.1 行波管的结构和工作原理 127

4.3.2 行波管的小信号理论 129

4.3.3 耦合腔行波管 134

4.4 行波管的工作特性及应用 134

4.4.1 行波管的输出功率和效率 134

4.4.2 行波管自激振荡的抑制 137

4.4.3 行波管的应用 139

4.4.4 行波管的发展 140

4.5 磁控管的工作原理 142

4.5.1 静态磁控管中的电子运动 142

4.5.2 磁控管中的相位聚焦和电子挑选 146

4.5.3 电子与高频场的能量交换 150

4.5.4 M型器件与O型器件的比较 151

4.6 磁控管振荡器和正交场放大器 151

4.6.1 磁控管的自激振荡 151

4.6.2 磁控管的工作状态 155

4.6.3 正交场放大管 157

4.6.4 正交场器件的特点与应用 161

第5章 新型微波管 162

5.1 回旋管 162

5.1.1 回旋管的基本结构及工作原理 162

5.1.2 其他回旋器件 168

5.1.3 回旋器件与O型器件的比较 172

5.2 绕射辐射振荡器（奥罗管） 173

5.2.1 奥罗管的基本工作原理 173

5.2.2 奥罗管的准光学谐振腔 175

5.3 相对论电子注器件（高功率微波器件）概述 177

5.3.1 相对论电子注器件 177

5.3.2 脉冲功率源 179

5.3.3 高功率微波的应用 183

5.4 O型相对论电子注器件 186

5.4.1 相对论切伦柯夫器件 186

5.4.2 相对论速调管 191

5.5 M型相对论电子注器件 194

5.5.1 相对论磁控管 194

5.5.2 磁绝缘线振荡器 199

5.6 其他相对论电子注器件 201

5.6.1 相对论回旋管 201

5.6.2 虚阴极振荡器 203

5.6.3 自由电子激光 207

第6章 电子束管 213

6.1 电子束管的一般介绍 213

6.1.1 电子束管的基本结构 213

6.1.2 电子束管的分类与应用 219

6.2 示波管和定位管 220

6.2.1 示波管 220

6.2.2 雷达定位管 223

6.3 显像管 225

6.3.1 黑白显像管 225

6.3.2 彩色显像管 227

6.3.3 显像管的应用与现代显示技术的发展 231

6.4 摄像管 234

6.4.1 摄像管工作原理 234

6.4.2 真空摄像管和固体摄像器件 237

6.5 储存管 243

6.5.1 网垒式储存管 244

6.5.2 直观式储存管 246

6.5.3 存图管（电子激发导电式储存管） 248

6.6 电子束的其他应用 249

6.6.1 电子显微镜 249

6.6.2 电子束曝光 254

第7章 光电器件 258

7.1 光电管 258

7.1.1 真空光电管 258

7.1.2 充气光电管 261

7.1.3 光电管的应用 263

7.2 光电倍增管 263

7.2.1 光电倍增管的工作原理与结构 263

7.2.2 光电倍增管的基本参量 267

7.2.3 光电倍增管的应用 269

7.3 像管的一般介绍与红外变像管 272

7.3.1 像管的工作原理和结构 273

7.3.2 像管的主要特性参量 274

7.3.3 像管的应用 275

7.3.4 红外变像管 276

7.4 像增强器的发展 277

7.4.1 第一代微光像增强器 277

7.4.2 第二代微光像增强器（微通道板像增强器） 278

7.4.3 第三代微光像增强器（负电子亲和势阴极像增强器） 280

7.4.4 超级像管 281

7.5 X射线像增强器 282

第8章 气体放电管（离子管） 284

8.1 气体放电的基本物理过程 284

8.1.1 带电粒子的产生 284

8.1.2 带电粒子在气体中的运动 290

8.1.3 带电粒子的转化及消失 294

8.2 繁流放电与着火过程 298

8.2.1 气体放电的伏安特性与分类 298

8.2.2 电子繁流理论 300

8.2.3 气体放电的着火过程 304

8.3 气体放电的形式 307

8.3.1 辉光放电 307

8.3.2 弧光放电 313

8.3.3 其他类型气体放电 316

8.4 离子管 318

8.4.1 离子管的分类和用途 318

8.4.2 闸流管 319

8.4.3 稳压管 323

第9章 电光源 327

9.1 电光源的分类、特性和应用 327

9.1.1 电光源的分类 327

9.1.2 电光源的主要参数 328

9.1.3 电光源的用途 331

9.2 热辐射光源 334

9.2.1 白炽灯 334

9.2.2 卤钨灯（卤素灯） 337

9.3 低压气体放电光源——荧光灯 340

9.3.1 荧光灯 341

9.3.2 节能灯 343

9.3.3 特种荧光灯 346

9.3.4 无极荧光灯和微波硫灯 346

9.4 其他低压气体放电光源 351

9.4.1 低压辉光放电光源 351

9.4.2 低压钠灯 353

9.5 高压和超高压气体放电光源 355

9.5.1 高压汞灯 355

9.5.2 金属卤化物灯 357

9.5.3 高压钠灯 363

9.5.4 氙灯 366

第10章 其他真空电子器件 371

10.1 微波天线开关管 371

10.1.1 微波天线开关管的工作原理和应用 371

10.1.2 天线开关管的分类和主要参数 373

10.1.3 常用天线开关管及其改进 375

10.2 X射线管 379

10.2.1 X射线 379

10.2.2 X射线管的结构和特性 382

10.2.3 X射线的应用与防护 386

10.3 计数管 389

10.3.1 计数管的结构和工作原理 389

10.3.2 正比计数管 390

10.3.3 盖革计数管 392

10.3.4 闪烁计数器 394

10.4 真空开关管 395

10.4.1 真空开关管的结构 395

10.4.2 真空开关管的工作原理 396

10.4.3 真空开关管的触头 399

10.4.4 真空开关管的特点、分类与应用 402

附录 406

附录Ⅰ 一些物理常数 406

附录Ⅱ 真空度单位及换算关系 407

附录Ⅲ 电磁波波谱与可见光波谱 407

参考文献 408