الكليسترون العاكس هو صمام يعمل كمذبذب فى الترددات والقدرات العالية
ويستخدم تجويف واحد ليقوم بالوظيفتين :
1- عمل تعديل لسرعة الإلكترونات فى الشعاع الإلكترونى
2- كمخرج لإشارة الخرج
والصورة السابقة توضح
تركيبه :1- مهبط Cathode
وهو الجزء الذى تشع منه الإلكترونات ويوضع عليه جهد سالب ثابت وكبير -Vo
2- المصعد Anode
وهو ذو شحنة موجبه لتسريع الشعاع الإلكترونى وتحفيزه للسير ناحية العاكس .
3- تجويف Cavity
وفيها يحدث تحويل الشعاع الإلكترونى إلى موجات كهربية لأخذها كخرج للمذبذب.
4- العاكس Reflector
وعليه جهد سالب وفائدته عكس شعاع الإلكترونات (سيتم شرحه لاحقا)
فكرة عمله :1- إن الموجات الكهرومغناطيسية تحيط بنا من جميع الجهات وهذه الموجات يمكن أن نجدها بجميع الترددات (موجات الراديو والتليفزيون والإتصالات اللاسلكية الأخرى وحتى لمبات النيون والمحركات الكهربية والمفاتيح الكهربية والشمس -كل تلك المصادر وغيرها تنتج ما يعرف بالضوضاء البيضاء White noise وهى موجات بها جميع الترددات)
2- نتيجة لوجود هذه الموجات ورغم ضعف قوتها فهى تقوم بإعطاء إشارة البدء فى أى مذبذب فى العالم .
وفى حالتنا فإن التجويف Cavity الوحيد فى الكليسترون العاكس يستغل التردد المناسب له (حسب أبعاده) من هذه الموجات ليحولها إلى مجال كهربى - موازى للشعاع الإلكترونى المار خلال تلك الفجوة.
3- نتيجة لوجود ذلك المجال فإن بعض الإلكترونات سوف تسرع فى حركتها بينما ستبطىء حركة الأخرى ولن تتأثر إلكترونات أخرى مما سيجعلهم يقطعون مسافة واحدة فى أزمنة مختلفة ولكنهم سيتقابلون عند نقطة معينة .
4- عندما تتحرك هذه الإلكترونات السائرة بسرعات مختلفة فى إتجاه العاكس فإنه يعمل على إبطائها (نتيجة لأن شحنته سالبة مثلها) وعند نقطة معينة تنعكس هذه الإلكترونات (كلا حسب سرعته) وتغير إتجاها متجهة ناحية التجويف مرة أخرى لتدخله بإتجاه معاكس .
والزمن الذى تقطعه الإلكترونات من خروجها من التجويف حتى عودتها له يحسب من القانون التالى :
|
t=2*(m*Vi*dr)/(e*(Vo+Vr)) where
|
m هو كتلة الإلكترون
Vi هو سرعة الإلكترون
dr هى المسافة بين العاكس والتجويف
e هى شحنة الإلكترون
ونلاحظ أن هذا الوقت يعتمد على سرعة الإلكترون.
5- يراعى ضبط الجهد Vr وموضع التجويف لتصل الإلكترونات مجمعة عند مركز التجويف . وبذلك يمكن الحصول على مجال كهربى مكبر داخل هذا التجويف .
6- ولوحظ أن زاوية طور هذا المجال مطابقة للمجال الأولى مما يمثل تغذية عكسية موجبة Positive feed back تعمل على إستمرار هذه العملية بصفة مستمرة - ويعمل الجهاز كمذبذب.
وحتى يحدث إتفاق فى الطور بين المجال الناشىء والمجال الأولى يجب أن تعود الإلكترونات إلى التجويف بعد خروجها منه بزمن يتحدد بالقانون التالى :
حيث N=1,2,3,....
7- من المعادلتين السابقتين .
يمكن مساواة الطرف الأيمن لهما لتكوين الشرط اللازم تحقيقه ليعمل الكليسترون العاكس كمذبذب
|
(N+3/4)*1/f = 2*(m*Vi*dr)/(e*(Vo+Vr))
|
من المعادلة السابقة يلاحظ أن تغيير قيم الجهود المستمرة Vo و Vr يغير من التردد الذى سيعمل عنده المذبذب.
ولكن تأثير تغيير Vr على تغير التردد أكبر من تأثير الجهد Vo على التردد
لأن Vr يتناسب عكسيا مع التردد (كما هو واضح من المعادلة)
وتعرف تلك الطريقة التى يتم فيها تغيير التردد عن طريق تغيير الجهود التنغيم الإلكترونى electronic Tunning
ولكن هذا النوع من التنغيم (تحديد التردد العامل) محدود بعرض النطاق Band width للتجويف. لأن التجويف هو الذى يختار التردد المناسب له من الضوضاء البيضاء فى بداية العمل حسب تردد الرنين له Resonant frequency .
وبالتالى فإن تغيير الVr و Vo يغير التردد فى حدود بسيطة يحددها عرض النطاق للتجويف وهذه الحدود فى حدود الميجاهرتزات
أما إذا أردنا فسحة أكبر فى تغيير التردد فيمكننا تغيير أبعاد التجويف بما يعرف بالتنغيم الميكانيكى Mechanical tunning.
إستخداماته :
1- فى تعديل الإشارة داخل المرسلات Signal Modulation
خاصة فى FM
2- فى قياس معامل الكفاءة Q-factor
3- كسلاح
وذلك بإخراج نبضة واحدة عرضها بالنانوثانية ولكنها تحمل قدرة عالية جدا مما يفسد أى جهاز إلكترونى.