უნდა ვიცოდეთ, გავიგოთ. ხმა ვაკუუმში ხმის ტალღა ვაკუუმში

აღწერილია შედედებულ მატერიაში ახალი ფენომენი - ფონონების „გადახტომა“ ერთი მყარი სხეულიდან მეორეზე სიცარიელის მეშვეობით. ამის გამო, ხმის ტალღას შეუძლია გადალახოს თხელი ვაკუუმის ხარვეზები და სითბო შეიძლება გადავიდეს ვაკუუმში მილიარდჯერ უფრო ეფექტურად, ვიდრე ჩვეულებრივი თერმული გამოსხივება.

ხმის ტალღა არის ნივთიერების ატომების სინქრონული ვიბრაცია წონასწორობის პოზიციის მიმართ. ხმის გასავრცელებლად, ცხადია, საჭიროა მატერიალური საშუალება, რომელიც მხარს უჭერს ამ ვიბრაციას. ხმა ვერ მოძრაობს ვაკუუმში მხოლოდ იმიტომ, რომ ის იქ არ არის. თუმცა, როგორც ცოტა ხნის წინ გაირკვა, ხმის ვიბრაციას შეუძლია ერთი სხეულიდან მეორეზე გადახტომა სუბმიკრონის სისქის ვაკუუმური უფსკრულის მეშვეობით. ეს ეფექტი, ე.წ "ფონონების ვაკუუმური გვირაბი", აღწერილი იყო ჟურნალის ბოლო ნომერში გამოქვეყნებულ ორ სტატიაში ფიზიკური მიმოხილვის წერილები. დაუყოვნებლივ აღვნიშნოთ, რომ რადგან ბროლის გისოსების ვიბრაცია ატარებს არა მხოლოდ ხმას, არამედ სითბოს, ახალი ეფექტი ასევე იწვევს არანორმალურად ძლიერი სითბოს გადაცემა ვაკუუმში.

ახალი ეფექტი მოქმედებს კრისტალში ხმის ტალღებსა და ელექტრულ ველს შორის ურთიერთქმედების გზით. ბროლის გისოსის ვიბრაცია, რომელიც აღწევს ერთი ბროლის ბოლოს, ქმნის ალტერნატიულ ელექტრულ ველებს მის ზედაპირზე. ეს ველები „იგრძნობა“ ვაკუუმის უფსკრულის მეორე კიდეზე და არღვევს მედის ვიბრაციას მეორე კრისტალში (იხ. სურ. 1). ზოგადად, ისე გამოიყურება, თითქოს ცალკეული ფონონი - ბროლის გისოსის ვიბრაციის "კვანტი" - ხტება ერთი კრისტალიდან მეორეზე და უფრო ვრცელდება მასში, თუმცა, რა თქმა უნდა, ფონონი არ არის კრისტალებს შორის სივრცეში.

აღმოჩენის ავტორებმა გამოიყენეს სიტყვა „გვირაბი“ ეფექტის აღსაწერად, რადგან ის ძალიან ჰგავს კვანტური ნაწილაკების გვირაბს, როდესაც ისინი ხტუნვავენ ენერგიულად აკრძალულ რეგიონებში. თუმცა, ხაზგასმით უნდა აღინიშნოს, რომ ახალი ფენომენი შეიძლება სრულად იყოს აღწერილი კლასიკური ფიზიკის ენაზე და საერთოდ არ საჭიროებს კვანტური მექანიკის ჩართვას. ის გარკვეულწილად დაკავშირებულია ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენთან, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ტრანსფორმატორებში, ინდუქციურ ღუმელებში და გაჯეტების უკონტაქტო დამტენ მოწყობილობებში. ორივე შემთხვევაში, ერთ სხეულში გარკვეული პროცესი წარმოქმნის ელექტრომაგნიტურ ველებს, რომლებიც არარადიაციულად (ანუ რადიაციის გამო სიმძლავრის დაკარგვის გარეშე) გადაეცემა უფსკრულით მეორე სხეულს და იწვევს მასში პასუხს. ერთადერთი განსხვავება ისაა, რომ ჩვეულებრივი ინდუქციით, ელექტრული დენი "მუშაობს" (ანუ ელექტრონების მოძრაობა), ხოლო ფონონების ვაკუუმური გვირაბით ატომები თავად მოძრაობენ.

სპეციფიკური მექანიზმი, რომელიც იწვევს კრისტალურ ვიბრაციასა და ელექტრულ ველებს შორის ასეთ ეფექტურ შეერთებას, შეიძლება განსხვავდებოდეს. ფინელი მკვლევარების თეორიულ სტატიაში შემოთავაზებულია ამ მიზნით პიეზოელექტრიკის გამოყენება - ნივთიერებები, რომლებიც ელექტრიფიცირდებიან დეფორმაციისას და დეფორმირდება ელექტრულ ველში. ეს თავისთავად საკმარისი არ არის: ვაკუუმის უფსკრულის მეშვეობით ფონონების ეფექტური გადახტომისთვის საჭიროა სხვა კრისტალში „შემავალი“ ფონონების, მონაცვლეობითი ელექტრული ველებისა და „გაქცეული“ ფონონების რეზონანსის ორგანიზება. გამოთვლებმა აჩვენა, რომ ნივთიერებების რეალისტური პარამეტრების გათვალისწინებით, ასეთი რეზონანსი რეალურად არსებობს, ისე, რომ დაცემის გარკვეული კუთხით ფონონებს შეუძლიათ გვირაბი 100%-მდე ალბათობით.

აღწერილია შედედებულ მატერიაში ახალი ფენომენი - ფონონების „გადახტომა“ ერთი მყარი სხეულიდან მეორეზე სიცარიელის მეშვეობით. ამის გამო, ხმის ტალღას შეუძლია გადალახოს თხელი ვაკუუმის ხარვეზები და სითბო შეიძლება გადავიდეს ვაკუუმში მილიარდჯერ უფრო ეფექტურად, ვიდრე ჩვეულებრივი თერმული გამოსხივება.

ხმის ტალღა არის ნივთიერების ატომების სინქრონული ვიბრაცია წონასწორობის პოზიციის მიმართ. ხმის გასავრცელებლად, ცხადია, საჭიროა მატერიალური საშუალება, რომელიც მხარს უჭერს ამ ვიბრაციას. ხმა ვერ მოძრაობს ვაკუუმში მხოლოდ იმიტომ, რომ ის იქ არ არის. თუმცა, როგორც ცოტა ხნის წინ გაირკვა, ხმის ვიბრაციას შეუძლია ერთი სხეულიდან მეორეზე გადახტომა სუბმიკრონის სისქის ვაკუუმური უფსკრულის მეშვეობით. ეს ეფექტი, ე.წ "ფონონების ვაკუუმური გვირაბი", აღწერილი იყო ჟურნალის ბოლო ნომერში გამოქვეყნებულ ორ სტატიაში ფიზიკური მიმოხილვის წერილები. დაუყოვნებლივ აღვნიშნოთ, რომ რადგან ბროლის გისოსების ვიბრაცია ატარებს არა მხოლოდ ხმას, არამედ სითბოს, ახალი ეფექტი ასევე იწვევს არანორმალურად ძლიერი სითბოს გადაცემა ვაკუუმში.

ახალი ეფექტი მოქმედებს კრისტალში ხმის ტალღებსა და ელექტრულ ველს შორის ურთიერთქმედების გზით. ბროლის გისოსის ვიბრაცია, რომელიც აღწევს ერთი ბროლის ბოლოს, ქმნის ალტერნატიულ ელექტრულ ველებს მის ზედაპირზე. ეს ველები „იგრძნობა“ ვაკუუმის უფსკრულის მეორე კიდეზე და არღვევს მედის ვიბრაციას მეორე კრისტალში (იხ. სურ. 1). ზოგადად, ისე გამოიყურება, თითქოს ცალკეული ფონონი - ბროლის გისოსის ვიბრაციის "კვანტი" - ხტება ერთი კრისტალიდან მეორეზე და უფრო ვრცელდება მასში, თუმცა, რა თქმა უნდა, ფონონი არ არის კრისტალებს შორის სივრცეში.

აღმოჩენის ავტორებმა გამოიყენეს სიტყვა „გვირაბი“ ეფექტის აღსაწერად, რადგან ის ძალიან ჰგავს კვანტური ნაწილაკების გვირაბს, როდესაც ისინი ხტუნვავენ ენერგიულად აკრძალულ რეგიონებში. თუმცა, ხაზგასმით უნდა აღინიშნოს, რომ ახალი ფენომენი შეიძლება სრულად იყოს აღწერილი კლასიკური ფიზიკის ენაზე და საერთოდ არ საჭიროებს კვანტური მექანიკის ჩართვას. ის გარკვეულწილად დაკავშირებულია ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენთან, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ტრანსფორმატორებში, ინდუქციურ ღუმელებში და გაჯეტების უკონტაქტო დამტენ მოწყობილობებში. ორივე შემთხვევაში, ერთ სხეულში გარკვეული პროცესი წარმოქმნის ელექტრომაგნიტურ ველებს, რომლებიც არარადიაციულად (ანუ რადიაციის გამო სიმძლავრის დაკარგვის გარეშე) გადაეცემა უფსკრულით მეორე სხეულს და იწვევს მასში პასუხს. ერთადერთი განსხვავება ისაა, რომ ჩვეულებრივი ინდუქციით, ელექტრული დენი "მუშაობს" (ანუ ელექტრონების მოძრაობა), ხოლო ფონონების ვაკუუმური გვირაბით ატომები თავად მოძრაობენ.

სპეციფიკური მექანიზმი, რომელიც იწვევს კრისტალურ ვიბრაციასა და ელექტრულ ველებს შორის ასეთ ეფექტურ შეერთებას, შეიძლება განსხვავდებოდეს. ფინელი მკვლევარების თეორიულ სტატიაში შემოთავაზებულია ამ მიზნით პიეზოელექტრიკის გამოყენება - ნივთიერებები, რომლებიც ელექტრიფიცირდებიან დეფორმაციისას და დეფორმირდება ელექტრულ ველში. ეს თავისთავად საკმარისი არ არის: ვაკუუმის უფსკრულის მეშვეობით ფონონების ეფექტური გადახტომისთვის საჭიროა სხვა კრისტალში „შემავალი“ ფონონების, მონაცვლეობითი ელექტრული ველებისა და „გაქცეული“ ფონონების რეზონანსის ორგანიზება. გამოთვლებმა აჩვენა, რომ ნივთიერებების რეალისტური პარამეტრების გათვალისწინებით, ასეთი რეზონანსი რეალურად არსებობს, ისე, რომ დაცემის გარკვეული კუთხით ფონონებს შეუძლიათ გვირაბი 100%-მდე ალბათობით.

სხვა ნაშრომში, ფიზიკოსები წააწყდნენ განხილულ ეფექტს, ერთი შეხედვით სრულიად ტექნიკური საკითხის შესწავლისას: რა ტემპერატურაა სკანირებადი გვირაბის მიკროსკოპის თბილი წვერი ცივ სუბსტრატზე მიტანისას (შეხების გარეშე) (იხ. ნახ. 2). ? დახვეწილი ექსპერიმენტული ტექნიკის გამოყენებით, მათ შეძლეს გაზომონ ნემსის წვერზე ფაქტიურად ბოლო ატომის ტემპერატურა და აღმოაჩინეს გასაოცარი ფაქტი: ეს ატომი სუბსტრატის ტემპერატურაზეა და არა ნემსის! ეს ნიშნავს, რომ წვერის ბოლო ატომის უკონტაქტო სითბოს გაცვლა სუბსტრატთან გაცილებით ძლიერი იყო (ვაკუუმის მეშვეობით!) ვიდრე დანარჩენ წვერთან.

ჩვეულებრივი თერმული გამოსხივება, პირველი აზრი, რომელიც ასეთ სიტუაციებში ჩნდება, სრულიად არასაკმარისი აღმოჩნდა. მკვლევარების აზრით, სითბოს გადაცემა წვერიდან სუბსტრატზე მილიარდობით (!) ჯერ უფრო ეფექტური იყო, ვიდრე თერმული გამოსხივება შეეძლო. ეს ფაქტი, დეტალური გაზომვების შედეგებთან ერთად, მიუთითებს იმაზე, რომ აქაც ხდება ფონონების გვირაბი ვაკუუმში.

სტატიის ავტორები ამ ეფექტის დინამიკას შემდეგნაირად ხსნიან. ლითონის ზედაპირზე მიტანილი ნებისმიერი მუხტი იწვევს მასზე მუხტს (ელექტროსტატიკის პრობლემებში ხშირად მოდელირებულია ფიქტიური მუხტი-გამოსახულებით). თუ თავდაპირველი მუხტი კანკალებს, მაგალითად, თერმული ვიბრაციების გამო, მაშინ ინდუცირებული მუხტი ასევე კანკალებს დაახლოებით იგივე სიხშირით და ამპლიტუდით (იმის გამო, რომ ელექტრონები ატომებზე ბევრად მსუბუქია, მათ აქვთ დრო, რომ "მორგდნენ" თითოეულს. ატომის მოძრაობა). შედეგად, აღმოჩნდება, რომ სუბსტრატის ზედაპირზე ჩნდება გარკვეული ელექტრონული მტევანი, რომელიც კანკალებს, როგორც „ცხელი“ ატომი. ეს მტევანი არღვევს ატომების ვიბრაციას სუბსტრატზე, ენერგია იხარჯება მათზე, ის აშორებს ელექტრონის მტევანს და, შესაბამისად, თავდაპირველად ცხელ ატომს - ბოლოს და ბოლოს, იგი "მყარად" არის დაკავშირებული მტევანთან ელექტრული ძალებით! სწორედ ამ მექანიზმით ახერხებს ბოლო ატომი წვერზე გაცივდეს, მაშინაც კი, თუ ნემსის დარჩენილი ნაწილი თბილია.

როგორც ჩანს, გამოყენებული პრობლემებისთვის ახალი ეფექტი საინტერესო იქნება ზუსტად სითბოს გადაცემის თვალსაზრისით, რომელიც გარკვეულ სიტუაციებში შეიძლება ბევრად უფრო ეფექტური იყოს, ვიდრე ადრე ეგონათ. ეს დაკვირვება ძალიან მნიშვნელოვანი იქნება მიკრომექანიკური მოწყობილობების დიზაინში და პოლიკრისტალური პიეზოელექტრული ნიმუშების თბოგამტარობის შესწავლაში. გარდა ამისა, მიკრომოწყობილობებში, რომლებიც აერთიანებენ პიეზოელექტრიკულ და მეტალის კომპონენტებს, ელექტრონები შეიძლება ამოქმედდეს. ყველა პერსპექტივა, რომელიც ხსნის ელექტრონებსა და ფონონებს შორის ენერგიის სწრაფი გადაცემისთვის ერთი ნივთიერებიდან მეორეში ვაკუუმის საშუალებით, ჯერ კიდევ არ არის შესწავლილი.

წყაროები:
1) მიკა პრუნილა, იოჰანა მელტაუსი. აკუსტიკური ფონონის გვირაბი და სითბოს ტრანსპორტი ევანესცენტური ელექტრული ველების გამო // ფიზ. რევ. ლეტ. 105, 125501 (2010 წლის 14 სექტემბერი); სტატიის ტექსტი თავისუფლად არის ხელმისაწვდომი e-print-ის არქივში ნომრით arXiv:1003.1408.
2) იგორ ალტფედერი, ანდრეი ა. ვოევოდინი, აჯიტ კ. როი. ვაკუუმ ფონონის გვირაბი // ფიზ. რევ. ლეტ. 105, 166101 (2010 წლის 11 ოქტომბერი).

განყოფილებაში კითხვაზე, ხმა არ მოძრაობს ვაკუუმში? ავტორის მიერ მოცემული ფლეშისაუკეთესო პასუხია სინათლე და ხმა ვაკუუმში
რატომ გადის სინათლე ვაკუუმში, მაგრამ ხმა არა?
SEED ექსპერტი კლოდ ბოდოინი პასუხობს:
სინათლე არის ელექტრომაგნიტური ტალღა - ელექტრული და მაგნიტური ველების ერთობლიობა, რომელიც არ საჭიროებს გაზის არსებობას გავრცელებისთვის.
ხმა არის წნევის ტალღის შედეგი. წნევა მოითხოვს რაიმე ნივთიერების (მაგალითად, ჰაერის) არსებობას. ხმა ასევე მოძრაობს სხვა ნივთიერებებში: წყალში, დედამიწის ქერქში და გადის კედლებში, რაც შეიძლება შეამჩნიოთ, როცა მეზობლები ხმაურობენ.
მაიკლ უილიამსი ამბობს:
სინათლე ძირითადად ელექტრომაგნიტური ენერგიაა, რომელსაც ფუნდამენტური ნაწილაკები - ფოტონები ატარებენ. ეს სიტუაცია ხასიათდება, როგორც ტალღის ქცევის „ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობა“. ეს ნიშნავს, რომ ის იქცევა როგორც ტალღა და როგორც ნაწილაკი. როდესაც სინათლე ვრცელდება ვაკუუმში, ფოტონი იქცევა ნაწილაკად და, შესაბამისად, თავისუფლად ვრცელდება ამ გარემოში.
მეორეს მხრივ, ხმა არის ვიბრაცია. ხმა, რომელსაც ჩვენ გვესმის, ყურის ბარბის ვიბრაციის შედეგია. რადიოს მიერ გამოსხივებული ხმა დინამიკის მემბრანის ვიბრაციის შედეგია. მემბრანა მოძრაობს წინ და უკან, რაც იწვევს მის გარშემო ჰაერის ვიბრაციას. ჰაერის ვიბრაცია მოძრაობს, აღწევს ყურის ბარტყამდე და იწვევს მის ვიბრაციას. ყურის ბარტყის ვიბრაცია ტვინის მიერ გარდაიქმნება ხმად, რომელსაც თქვენ იცნობთ.
ამრიგად, ბგერა ვიბრაციისთვის მატერიის არსებობას მოითხოვს. იდეალურ ვაკუუმში ვიბრაციის არაფერია, ამიტომ რადიოს მიმღების ვიბრაციული მემბრანა ვერ გადასცემს ხმას.
SEED ექსპერტი ნატალი ფამილიეტი დასძენს:
ბგერის გავრცელება არის მოძრაობა; სინათლის გავრცელება არის გამოსხივება ან ემისია.
ბგერა ვერ მოძრაობს ვაკუუმში ელასტიური საშუალების არარსებობის გამო. ეს 1660 წელს ექსპერიმენტულად აღმოაჩინა ბრიტანელმა მეცნიერმა რობერტ ბოილმა. მან საათი ქილაში ჩადო და მისგან ჰაერი ამოტუმბო. მოსმენის შემდეგ მან ვერ გაარჩია ტიკტიკა.

აღწერილია შედედებულ მატერიაში ახალი ფენომენი - ფონონების „გადახტომა“ ერთი მყარი სხეულიდან მეორეზე სიცარიელის მეშვეობით. ამის გამო, ხმის ტალღას შეუძლია გადალახოს თხელი ვაკუუმის ხარვეზები და სითბო შეიძლება გადავიდეს ვაკუუმში მილიარდჯერ უფრო ეფექტურად, ვიდრე ჩვეულებრივი თერმული გამოსხივება.

ხმის ტალღა არის ნივთიერების ატომების სინქრონული ვიბრაცია წონასწორობის პოზიციის მიმართ. ხმის გასავრცელებლად, ცხადია, საჭიროა მატერიალური საშუალება, რომელიც მხარს უჭერს ამ ვიბრაციას. ხმა ვერ მოძრაობს ვაკუუმში მხოლოდ იმიტომ, რომ ის იქ არ არის. თუმცა, როგორც ცოტა ხნის წინ გაირკვა, ხმის ვიბრაციას შეუძლია ერთი სხეულიდან მეორეზე გადახტომა სუბმიკრონის სისქის ვაკუუმური უფსკრულის მეშვეობით. ეს ეფექტი, ე.წ "ფონონების ვაკუუმური გვირაბი", აღწერილი იყო ჟურნალის ბოლო ნომერში გამოქვეყნებულ ორ სტატიაში ფიზიკური მიმოხილვის წერილები. დაუყოვნებლივ აღვნიშნოთ, რომ რადგან ბროლის გისოსების ვიბრაცია ატარებს არა მხოლოდ ხმას, არამედ სითბოს, ახალი ეფექტი ასევე იწვევს არანორმალურად ძლიერი სითბოს გადაცემა ვაკუუმში.

ახალი ეფექტი მოქმედებს კრისტალში ხმის ტალღებსა და ელექტრულ ველს შორის ურთიერთქმედების გზით. ბროლის გისოსის ვიბრაცია, რომელიც აღწევს ერთი ბროლის ბოლოს, ქმნის ალტერნატიულ ელექტრულ ველებს მის ზედაპირზე. ეს ველები „იგრძნობა“ ვაკუუმის უფსკრულის მეორე კიდეზე და არღვევს მედის ვიბრაციას მეორე კრისტალში (იხ. სურ. 1). ზოგადად, ისე გამოიყურება, თითქოს ცალკეული ფონონი - ბროლის გისოსის ვიბრაციის "კვანტი" - ხტება ერთი კრისტალიდან მეორეზე და უფრო ვრცელდება მასში, თუმცა, რა თქმა უნდა, ფონონი არ არის კრისტალებს შორის სივრცეში.

აღმოჩენის ავტორებმა გამოიყენეს სიტყვა „გვირაბი“ ეფექტის აღსაწერად, რადგან ის ძალიან ჰგავს კვანტური ნაწილაკების გვირაბს, როდესაც ისინი ხტუნვავენ ენერგიულად აკრძალულ რეგიონებში. თუმცა, ხაზგასმით უნდა აღინიშნოს, რომ ახალი ფენომენი შეიძლება სრულად იყოს აღწერილი კლასიკური ფიზიკის ენაზე და საერთოდ არ საჭიროებს კვანტური მექანიკის ჩართვას. ის გარკვეულწილად დაკავშირებულია ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენთან, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ტრანსფორმატორებში, ინდუქციურ ღუმელებში და გაჯეტების უკონტაქტო დამტენ მოწყობილობებში. ორივე შემთხვევაში, ერთ სხეულში გარკვეული პროცესი წარმოქმნის ელექტრომაგნიტურ ველებს, რომლებიც არარადიაციულად (ანუ რადიაციის გამო სიმძლავრის დაკარგვის გარეშე) გადაეცემა უფსკრულით მეორე სხეულს და იწვევს მასში პასუხს. ერთადერთი განსხვავება ისაა, რომ ჩვეულებრივი ინდუქციით, ელექტრული დენი "მუშაობს" (ანუ ელექტრონების მოძრაობა), ხოლო ფონონების ვაკუუმური გვირაბით ატომები თავად მოძრაობენ.

სპეციფიკური მექანიზმი, რომელიც იწვევს კრისტალურ ვიბრაციასა და ელექტრულ ველებს შორის ასეთ ეფექტურ შეერთებას, შეიძლება განსხვავდებოდეს. ფინელი მკვლევარების თეორიულ სტატიაში შემოთავაზებულია ამ მიზნით პიეზოელექტრიკის გამოყენება - ნივთიერებები, რომლებიც ელექტრიფიცირდებიან დეფორმაციისას და დეფორმირდება ელექტრულ ველში. ეს თავისთავად საკმარისი არ არის: ვაკუუმის უფსკრულის მეშვეობით ფონონების ეფექტური გადახტომისთვის საჭიროა სხვა კრისტალში „შემავალი“ ფონონების, მონაცვლეობითი ელექტრული ველებისა და „გაქცეული“ ფონონების რეზონანსის ორგანიზება. გამოთვლებმა აჩვენა, რომ ნივთიერებების რეალისტური პარამეტრების გათვალისწინებით, ასეთი რეზონანსი რეალურად არსებობს, ისე, რომ დაცემის გარკვეული კუთხით ფონონებს შეუძლიათ გვირაბი 100%-მდე ალბათობით.

ბოლო დროს, მილის აუდიო აღჭურვილობის დიზაინი სულ უფრო პოპულარული გახდა. ამ სტატიაში შევეცდები გითხრათ რა უნდა იცოდეთ მუშაობის დაწყებისას.

1 . ანატომია

ელექტრონული მილების მუშაობის პრინციპი ემყარება დამუხტული ნაწილაკების (ელექტრონების) მოძრაობას ელექტროსტატიკურ ველში. განვიხილოთ რადიოს მილის მოწყობილობა. ფიგურაში ნაჩვენებია უმარტივესი არაპირდაპირი ინკანდესენტური ნათურის (დიოდის) დიზაინის დიაგრამა.

სინამდვილეში, ნათურა არის მინის კონტეინერი, რომელშიც იქმნება მაღალი ვაკუუმი (10-5 - 10-7 torr). კლასიკური ნათურებისთვის, ელექტროდების ფორმები მსგავსია და არის კონცენტრული "ცილინდრები". ამ ყველაფრის აზრი ის არის, რომ როდესაც კათოდი თბება, ელექტრონები აღგზნდებიან და ტოვებენ მას. პირდაპირი ძაფის კათოდი უბრალოდ ვოლფრამის ძაფია, როგორც ჩვეულებრივი განათების ნათურაში. ასეთი კათოდები გამოიყენება იმ შემთხვევებში, როდესაც არ არის საჭირო კათოდზე სპეციალური რეჟიმის შექმნა. ნათურების უმეტესობა იყენებს არაპირდაპირი ძაფის კათოდს. ამ შემთხვევაში, ძაფი მოთავსებულია ლითონის მილში. კათოდიდან გარკვეულ მანძილზე არის ანოდი - ელექტროდი, რომელიც არის ელექტრონების ნაკადის "საბოლოო გაჩერება". ელექტრონების მოძრაობის სიჩქარის გასაკონტროლებლად კათოდიდან ანოდამდე გამოიყენება დამატებითი ელექტროდები. ბადეები იყოფა 3 ტიპად. კონტროლი, ეკრანი და დამცავი (ანტიდინატრონი). ბადე არის მავთულის სპირალური ჭრილობა ლითონის ბოძებზე (ტრავერსები), რომელიც მოთავსებულია ორ მიკა ფლანგს შორის. იგივე ფლანგები უჭირავს ანოდისა და კათოდური ტრავერსიებს. ასევე არის ნათურები, რომლებიც შეიცავს რამდენიმე ელექტროდულ სისტემას. ასეთ ნათურებს კომბინირებულ ნათურებს უწოდებენ. ნათურის სიმძლავრედან გამომდინარე, მისი ელექტროდები და კორპუსი შეიძლება დამზადდეს სხვადასხვა მასალისგან, რადგან მასში გამავალი დენი იზრდება, გაფანტული სიმძლავრე იზრდება.

2. მორალი

სავსებით ნათელია, რომ თითოეული ტიპის ნათურას აქვს საკუთარი ორიგინალური პარამეტრები და მახასიათებლები. პირველ რიგში, მოდით გავარკვიოთ ნათურების მუშაობის რეჟიმები. ნორმალური ელექტრონული ნაკადის შესაქმნელად, ნათურის ინტერელექტროდულ სივრცეებში იქმნება სპეციალური ელექტროსტატიკური პოტენციალი. ეს პოტენციალი განისაზღვრება მის ელექტროდებზე მოქმედი ძაბვებით. მოდით შევხედოთ მუშაობის ძირითად რეჟიმებს:
1. მაქსიმალური დასაშვები ანოდის ძაბვა (Ua max). ანოდსა და კათოდს შორის ძაბვა, თუ გადააჭარბებს, ხდება ავარია. ცივი კათოდით ეს ძაბვა უფრო მაღალია. იგივე ეხება ქსელის ძაბვებს.

2. მაქსიმალური დასაშვები ანოდის დენი (Ia max). მაქსიმალური დასაშვები დენის მნიშვნელობა ანოდის წრეში. არსებითად, დენი, რომელიც გადის ნათურში, მინუს პატარა ფრაქცია "გაჭიმული" ქსელის პოტენციალებით.

3. ძაფის ძაბვა (Un). ტიპიური ძაბვა, რომელიც გამოიყენება ძაფზე (გამათბობელზე), რომლის დროსაც კათოდი აღწევს თერმიონული ემისიისთვის საჭირო ტემპერატურას, ხოლო ამავდროულად ნათურა ინარჩუნებს დეკლარირებულ გამძლეობის პარამეტრებს.

4. ძაფის დენი (In). ძაფის მიერ მოხმარებული დენი.

ასევე არსებობს მთელი რიგი მახასიათებლები, რომლებიც განისაზღვრება ნათურების დიზაინით, რომლებიც გავლენას ახდენენ ამ ნათურაზე აწყობილი განყოფილების პარამეტრებზე:

1. დამახასიათებელი ფერდობი (S). ანოდის დენის გაზრდის თანაფარდობა ძაბვის მატებასთან საკონტროლო ქსელზე. იმათ. ჩვენ შეგვიძლია განვსაზღვროთ რამდენად შეიცვლება ანოდის დენი, როდესაც საკონტროლო ძაბვა იცვლება 1 ვ-ით.

2. ნათურის შიდა წინააღმდეგობა (Ri). ანოდის ძაბვის ზრდის შეფარდება ანოდის დენის შესაბამის ზრდასთან. გარკვეულწილად, ეს შეიძლება შევადაროთ ტრანზისტორის მიმდინარე გადაცემის კოეფიციენტს, რადგან საკონტროლო (დადებითი) ძაბვის მატებასთან ერთად იზრდება ანოდის დენი. გარეგნულად, ეს ჰგავს წინააღმდეგობის შემცირებას. ბუნებრივია, ნათურას არ გააჩნია აქტიური წინააღმდეგობა, როგორც ასეთი. იგი განისაზღვრება ინტერელექტროდის ტევადობით და რეაქტიული ხასიათისაა.

3. სტატიკური მომატება (µ). ანოდის ძაბვის ზრდის თანაფარდობა საკონტროლო ნამატთან, რაც იწვევს ანოდის დენის იგივე ზრდას. იმათ. არსებითად გვიჩვენებს, რამდენჯერ უფრო ეფექტურია საკონტროლო ძაბვის ზრდა 1 ვ-ით, ვიდრე ანოდის ძაბვის ანალოგიური ზრდა.

3. სახელები

ნათურების ზოგიერთი პარამეტრი და დიზაინის თავისებურება შეიძლება ამოიცნოთ მათი ნიშნებით:

1 ელემენტი - რიცხვი, რომელიც გვიჩვენებს მომრგვალებული ძაფის ძაბვას

მე -2 ელემენტი - ასო, რომელიც მიუთითებს ნათურის ტიპზე:
A - სიხშირის კონვერტაციის ნათურები ორი საკონტროლო ბადით.
B – დიოდური პენტოდები
B – მეორადი ემისიის ნათურები
G – დიოდ-ტრიოდები
D - დიოდები, მათ შორის დემპერები
E - ელექტრონული განათების ინდიკატორები
F – მაღალი სიხშირის პენტოდები მოკლე მახასიათებლით. ორმაგი კონტროლირებადი პენტოდების ჩათვლით
და - ტრიოდ-ჰექსოდები, ტრიოდ-ჰეპტოდები, ტრიოდ-ოქტოდები.
K - პენტოდები გაფართოებული მახასიათებლით.
L - ნათურები ფოკუსირებული სხივით.
N - ორმაგი ტრიოდები.
P – გამომავალი პენტოდები, სხივის ტეტროდები
P – ორმაგი ტეტროდები (სხივის ჩათვლით) და ორმაგი პენტოდები.
C - ტრიოდები
F – ტრიოდ-პენტოდები
X - ორმაგი დიოდები, მათ შორის კენოტრონები
C – კენოტრონები, რომლებიც მიეკუთვნება მიმღები და გამაძლიერებელი ნათურების კატეგორიას. (სპეციალიზებულ გამასწორებელ მოწყობილობებს აქვთ სპეციალური მარკირება)
E – ტეტროდები

მე-3 ელემენტი არის ნომერი, რომელიც მიუთითებს მოწყობილობის ტიპის სერიულ ნომერზე (ანუ ამ სერიის ნათურის განვითარების სერიული ნომერი. მაგალითად, პირველი განვითარებული ნათურა 6 ვოლტიანი თითის ტიპის ორმაგი ტრიოდების სერიიდან - 6N1P. ).

მე-4 ელემენტი არის ასო, რომელიც ახასიათებს ნათურის დიზაინს:

A - შუშის ყუთში 8 მმ-მდე დიამეტრით.
B – სუბმინიატურა, შუშის ყუთში 10,2 მმ-მდე დიამეტრით
G - სუბმინიატურა, 10,2 მმ-ზე მეტი დიამეტრის მეტალო-მინის კორპუსში
D - მეტალო-მინის კორპუსში დისკის შედუღებით (ძირითადად გვხვდება მიკროტალღურ ტექნოლოგიაში)
კ – კერამიკულ ყუთში
N - სუბმინიატურა, მეტალოკერამიკული კოლოფში (ნუვისტორები)
P - მინიატურა შუშის ყუთში (თითი)
P - სუბმინიატურა, შუშის ყუთში 5 მმ-მდე დიამეტრით.
C - შუშის ყუთში 22,5 მმ-ზე მეტი დიამეტრით.
რვავიანი ნათურები, რომელთა დიამეტრი 22,5 მმ-ზე მეტია, ლითონის შემთხვევაში, არ აქვთ მე-4 მარკირების ელემენტი.

4. სამუშაო პირობები

არსებობს წინასწარი შეხედულება, რომ ნათურების დაყენება უფრო მოთხოვნადია, ვიდრე ნახევარგამტარული მოწყობილობები. სინამდვილეში, EVP-ის მუშაობის პირობები დიდად არ განსხვავდება ნახევარგამტარული მოწყობილობების მიერ დაწესებული პირობებისგან. უფრო მეტიც, ნათურები ნაკლებად მოთხოვნადია თერმული პირობების მიმართ, ვიდრე ნახევარგამტარები. ამრიგად, 20 ვტ-მდე სიმძლავრის მილის გამაძლიერებლების გამომავალი ეტაპები არ საჭიროებს იძულებით გაგრილებას, განსხვავებით ნახევარგამტარებისგან. ნათურების უმეტესობა დამონტაჟებულია სპეციალური სახის კონექტორებში - ნათურების სოკეტებში. ზოგიერთ ნათურას აქვს ტერმინალები ნათურის ზედა ნაწილში. ყველაზე ხშირად ეს არის ანოდის ან ეკრანის ქსელის ტერმინალები, რომლებზეც შედარებით მაღალი ძაბვა გამოიყენება. ეს კეთდება იმისათვის, რომ თავიდან იქნას აცილებული ავარია მასსა და სხვა ელექტროდების ტერმინალებს შორის. თუ ნათურები ძალიან ცხელდება მუშაობის დროს, მიზანშეწონილია მათი დაშორება რაც შეიძლება შორს. ცოტა ხნის წინ, სპეციალური ტენდენცია გაჩნდა ნათურების ტექნოლოგიის მშენებლობაში. ნათურები და ტრანსფორმატორები მოთავსებულია მოწყობილობის ზედა პანელზე, ხოლო დარჩენილი ნაწილები დამონტაჟებულია შასის სარდაფში. ასეთი მოწყობილობები გაცილებით უკეთ გაცივდება და მე მიმაჩნია ეს მიდგომა საკმაოდ გონივრულად, თუ ნათურების ზედა ნაწილში არ არის ანოდური ტერმინალები, რომლებიც ემუქრება მომხმარებელს მაღალი ძაბვის დაზიანებით. ნათურები არ უნდა იყოს განლაგებული მკაცრად ვერტიკალურად. ჰორიზონტთან მიმართებაში მიდრეკილების ნებისმიერი კუთხე დასაშვებია, თუ არ არსებობს ბადეების გაცხელების და დახრის საშიშროება, რითაც წარმოიქმნება ინტერელექტროდული მოკლე ჩართვა.