Вакуумная, плазменная, квантовая и оптическая электроника
для специальности 200400
Злобина А.Ф.
(Кафедра ЭП)
Томск-2003

Эмиссионная электроника.

№ 1
Термокатод имеет температуру Т = 1000К и эффективную работу выхода θ_эф=1 эВ. Плотность тока термоэмиссии, если D = 1:
• 1.1 × 10⁷A/м².

№ 2
Атом в метастабильном состоянии имеет энергию 4.4 эВ. λ фотона, необходимую для перехода атома в другое метастабильное состояние с энергией 4.2 эВ:
• 6.2 × 10^-6м.

№ 3
Максимальная энергия электронов, выходящих с поверхности фотокатода под действием монохроматического пучка света с λ = 3,0×10^-6 м при эффективной работе выхода катода θ_эф=1 эВ:
• 0 эВ.

№ 4
На фотокатод с эффективной работой выхода θ_эф=1 эВ падает пучок света (монохроматический), под действием которого из фотокатода вылетают электроны со скоростью 700 км/с. Длина волны падающего света:
• 5.2 × 10^-7м

№ 5
Плотность тока термоэмиссии с фотокатода при температуре 27°С (θ_эф=1 эВ):
• 1.7 × 10^-6 A/м²

№ 6
Катод имеет эффективную работу выхода θ_эф=2,5 эВ, температуру 2000 К. При приложении электрического поля эффективная работа выхода уменьшилась на 0.5 эВ. Плотность тока эмиссии при наличии поля, если D = 1:
• 4.36 × 10⁷ A/м²

№ 7
При какой напряженности электрического поля будет наблюдаться автоэлектронная эмиссия из катода, если эффективная работа выхода его 1,2 В? (ε₀ = 8,85 × 10^-12 Ф/м):
• 1 × 10⁹ В/м

№ 8
Между катодом и анодом приложено напряжение 100 кВ, а расстояние между катодом и анодом 0.2 см (ε₀ = 8,85 × 10^-12 Ф/м). Эффективная работа выхода катода:
• уменьшится на 0.26 эВ

№ 9
Термокатод, работающий при температуре Т = 2500 К, обеспечивает плотность тока. Если приложить поле Е=10⁷ В/м, эта плотность:
• увеличится в 1.73 раза

№ 10
Ток эмиссии катода Iк = 25 мА, все электроны достигают анода. Ток во внешней цепи анода, если σ = 3:
• 25 мА.

Движение заряженных частиц в полях.

№ 11
За какое время электрон, прошедший разность потенциалов 1 В, сможет преодолеть 10 км, если после ускорения он движется с постоянной скоростью?
• 1.7 × 10^-2 с

№ 12
Определить:
1) скорость электрона с энергией 8 эВ;
2) скорость протона с энергией 10⁴ эВ.
• V_э = 1.68 × 10⁶ м/с; V_пр = 1.68 × 10⁶ м/c.

№ 13
При прохождении какой разности потенциалов электрон разовьет скорость 200 км/с, если начальная скорость V₀ = 0?
• 0.1 В.

№ 14
Электрон имеет скорость V = 4,2 × 10⁶ м/c. Потенциал анода, при котором электрон не сможет попасть на анод:
• U = -50 В.

№ 15
Ион проходит ускоряющую разность потенциалов 50 В, а потом движется в пространстве, где поле отсутствует, пролетая d = 5 м за t = 5 × 10^-6 c. Масса иона:
• 1.6 × 10^-29 кг.

№ 16
Масса электрона увеличится в конце пути на 15% при ускоряющем напряжении:
• U = 7.38 × 10⁴ В.

№ 17
Электрон, пройдя через сетку, потенциал которой U_с = +30 В, попадает в поле анода U_а= +300 В. Электрон в плоскости анода будет иметь энергию:
• 300 эВ.

№ 18
Электрон с начальной скоростью V₀ = 0 движется в диодном промежутке (U_а = 200 В, dак = 5 см). Электрон в электрическом поле, чтобы ионизировать атом, если потенциал ионизации газа U_i = 20 В, должен пройти расстояние:
• 0.5 см.

№ 19
Электрон с начальной скоростью V₀ = 5 × 10⁷ м/с в электрическом поле проходит разность потенциалов 1 кВ. При этом электрон не будет ускоряться.

№ 20
Ион имеет начальную скорость V₀ = 0, массу m = 5 × 10^-25 кг. Если U_а = +200 В, ион в плоскости анода будет иметь скорость:
• 0 км/с.

Диодный промежуток.

№ 21
Диодный промежуток работает в режиме насыщения при U_а = 70 В, I_а = 10 мА. Чтобы на аноде рассеивалась мощность Р_а= 2 Вт, надо поднять напряжение на аноде до значения:
• 200.

№ 22
Нагрузочная прямая на анодной характеристике диода пересекает ось ординат при I_а = 15 мА. Напряжение источника питания Е_а, если половина его падает на сопротивлении нагрузки, а R₀ = 10 кОм:
• 150.

№ 23
В диодном вакуумном промежутке, работающем в режиме пространственного заряда, при U_а = 150 В, Р_а = 1,6 Вт. Расстояние между катодом и анодом увеличили в два раза. Мощность, рассеиваемая на аноде:
• 0,4.

№ 24
В диодном промежутке ток эмиссии с катода I_э = 10 мА, а при U_а = 70 В ток анода равен I_а = 5 мА. Если расстояние между катодом и анодом уменьшили в три раза:
• Р_а=0,7.

№ 25
В диодном промежутке определить R_i, если при U_а = 50 В; R₀ = 0,5 кОм, а при U_а= 60 В; Р_а = 7,2 Вт.
• 0,5 кОм.

№ 26
Точка пересечения нагрузочной прямой с осью тока I_а = 10 мА. Напряжение источника питания Е_а = 100 В. Мощность, выделяющаяся на аноде, если половина напряжения источника питания падает на R_н.
• 0,25.

№ 27
В диодном промежутке на анод подано напряжение U_а = 200 В. Если нагрузочная прямая пересекает ось токов при I_а= 50 мА, ток анода после включения R_н = 4R₀, стал:
• 40 мА.

№ 28
U_а = 150 В, R_н = 1,5R₀.
• 30 мА.

№ 29
Диодный промежуток работает в режиме U_н = 6 В, I_н = 2 А, эффективность катода Н = 5 мА/Вт. Ток эмиссии катода:
• 60 мА.

№ 30
В диодном промежутке определить R_i, если при U_а = 100 В сопротивление постоянному току R₀ = 10 кОм, а при U_а = 150 В, Р_а = 3 Вт.
• 5 кОм.

Отклонение луча в ЭЛТ.

№ 31
В ЭЛТ энергия электрона в плоскости второго анода, если ε = 0,4 мм/В; l = 10 мм; L = 40 см; d = 5 мм:
• 1000 эВ.

№ 32
В ЭЛТ, если ε = 0,25 мм/В; l = 2 см; L = 28 см; d = 7 мм, предельная частота сигнала:
• f = 300 МГц.

№ 33
Чувствительность к отклонению магнитной катушки, если амплитуда сигнала на экране 5 см, n = 1000, I = 250 мА:
• ε = 0.2 мм/А вит.

№ 34
В кинескопе, если I_к = 50 мА; ε = 0,5 мм/Авит, луч отклоняется при этом на 10 см, число витков в магнитной отклоняющей катушке:
• n = 4000.

№ 35
При какой продольной энергии электронов в области отклоняющих пластин в ЭЛТ предельная частота сигнала 300 МГц, если длина отклоняющих пластин 20 мм.
• 1600 эВ.

№ 36
Если энергия электронов в луче 2.5 кэВ, сигнал с предельной частотой 250 МГц в ЭЛТ можно наблюдать без искажения при длине отклоняющих пластин:
• 3 см.

№ 37
Если l = 10 мм; L = 15 см; d = 8 мм; U_пл = 32 В, а U_а2 изменяется от 1 кВ до 2 кВ, смещение пятна на экране ЭЛТ:
• 1,5 мм.

№ 38
В кинескопе U_а2 = 8 кВ. Чтобы чувствительность к отклонению сохранилась прежней при U_а2 = 2 кВ, надо изменить ток отклоняющей катушки:
• в 2 раза.

№ 39
ЭЛТ имеет чувствительность к отклонению 0.2 мм/Авит, диаметр экрана 40 см, число витков в катушке 2000. Чтобы луч переместился на расстояние, равное радиусу экрана, надо пропустить через катушку ток:
• 0,5 А.

№ 40
На отклоняющие пластины ЭЛТ подано синусоидальное напряжение. В центре экрана видна вертикальная линия длиной 10 см. Если чувствительность к отклонению обеих пар пластин 0.5 мм/В, напряжение на отклоняющих пластинах:
• по X 0 В, по Y 200 В.

Токопрохождение в ЭЛТ.

№ 41
В ЭЛТ напряжение на модуляторе U_м = -10 В, проницаемость его D = 0,01, напряжение ускоряющего электрода U_уэ = 1,5 кВ. Энергия электрона в плоскости модулятора:
• 5 эВ.

№ 42
В ЭЛТ при U_уэ = 2,5 кВ; U_м = -20 В ток луча 600 мкА, а напряжение запирания U_мз = -50 В. Если повысить U_уэ до 5 кВ, а U_м понизить до минус 70 В, ток луча:
• Не изменится.

№ 43
Энергия электрона в плоскости модулятора ЭЛТ, если U_уэ = 1,5 кВ; D = 0,02; U_м = -10 В:
• 20 эВ.

№ 44
В кинескопе при U_уэ = 2 кВ; D = 0,02; U_м = -20 В ток луча 100 мкА. Если напряжение на модуляторе снизить до минус 40 В, ток луча будет:
• 0 мкА.

№ 45
В кинескопе при D = 0,01; U_уэ = 2 кВ действующее напряжение U_д = 5 В. Потенциал модулятора:
• U_м = -15 В.

№ 46
В ЭЛТ между модулятором и ускоряющим электродом поставлены две короткофокусные магнитные фокусирующие катушки. Ток луча, если U_м = -10 В; U_уэ = 1,5 кВ:
• 0 мкА.

№ 47
В ЭЛТ на отклоняющие пластины сигналы не поданы, ток луча 100 мкА, коэффициент вторичной эмиссии люминофора экрана σ < 1. Ток на поверхности люминофора:
• 0 мкА.

№ 48
В кинескопе катод, модулятор и ускоряющий электрод работают в режиме пространственного заряда. В этом режиме ток луча и напряжение связаны законом степени трех вторых. В этом законе используется:
• действующее напряжение.

№ 49
В кинескопе ток луча в плоскости модулятора составляет 600 мкА, в плоскости экрана 100 мкА. В цепи маски протекает ток:
• 500 мкА.

№ 50
В кинескопе поданы рабочие напряжения на все электроды: U_м = -10 В; U_уэ = 1,5 кВ; U_а1 = 10 кВ. Ток луча 500 мкА. Ток в цепи модулятора:
• 0 мкА.

Передающие трубки, сигнал на экране ЭЛТ.

№ 51
Амплитуда видеосигнала с видикона, если ток считывающего луча увеличить в три раза:
• не изменится.

№ 52
В суперортиконе есть ФЭУ с параметрами: n = 9; α = 0,8; σ = 4. Амплитуда видеосигнала, если коэффициент вторичной эмиссии мишени σ = 1:
• 0.

№ 53
В цветном кинескопе изображение формируется за счет изменения яркости свечения экрана от точки к точке. При этом коэффициент вторичной эмиссии люминофора:
• не изменяется.

№ 54
В цветном кинескопе все электроды запитаны в рабочем режиме. Можно изменить яркость свечения экрана, изменяя напряжение на электродах:
• Uа2, Uм.

№ 55
В цветном кинескопе видеосигнал не подан. На катушку, отклоняющую по Х, подано пилообразное, а по Y - синусоидальное напряжение с тем же периодом. На экране видим:
• период синусоиды.

№ 56
В ЭЛТ на пластины, отклоняющие по осям Х и Y, поданы пилообразные напряжения с одинаковым периодом. На экране виден один зубец пилы. Напряжение на модуляторе изменили от -10 В до -7 В. Амплитуда сигнала:
• не изменилась.

№ 57
В ЭЛТ поданы рабочие напряжения на все электроды. Какова должна быть длительность пилообразного напряжения развертки, чтобы на экране наблюдалось четыре периода синусоидального напряжения U_sin(2π t/T)?
• 4Т.

№ 58
Видеосигнал, снимаемый с супер-ортикона, если ток считывающего луча увеличить в 10 раз:
• не изменится.

№ 59
В ЭЛТ на все электроды поданы рабочие напряжения: U_м = -5 В; U_уэ = 1,5 кВ; U_а1 = 5 кВ; U_а2 = 10 кВ. Под электронным лучом коэффициент вторичной эмиссии люминофора σ < 1. Люминофор под лучом заряжается до потенциала:
• катода.

№ 60
В суперортиконе электроны с фотокатода ускоряются на мишень. Видеосигнал на мишени, если коэффициент вторичной эмиссии σ = 5, усиливается:
• в 4 раза.

Фотоэлектронные приборы.

№ 61
В ионном фотоэлементе при Ф = 0,5 лм; к = 80 мкА/лм, на R_н = 1 МОм выделяется мощность Р = 0,16 Вт в рабочей точке. Коэффициент газового усиления в этой точке:
• 10.

№ 62
Если I_д2 = 20 мкА; I_ф= 5 мкА; n = 6; U_а = 100 В, на аноде ФЭУ будет выделяться мощность:
• 32 мВт.

№ 63
Если n = 7; ΔI_а = 4 мА; к = 40 мкА/лм; σ = 5; α = 0,8, световой поток, падающий на фотокатод ФЭУ изменится:
• ΔФ = 6.1 млм.

№ 64
Определить ток во внешней цепи динода однокаскадного ФЭУ, если I_ф = 50 мкА; σ = 4; U_д = 250 В; U_а = 10 В. Прибор работает в режиме насыщения.
• 50 мкА.

№ 65
Если σ = 4,7; α = 0,8; ΔФ = 0,4 лм; к = 50 мкА/лм, ток в цепи первого динода ФЭУ изменится:
• ΔI = 75.2 мкА.

№ 66
Число каскадов ФЭУ, если выходной ток 15 мА, σ = 5,21; α = 0,89; I_ф = 1,5 мкА:
• 6.

№ 67
Чувствительность катода 6-каскадного ФЭУ 100 мкА/лм, анода - 72.9 мА/лм, при этом α = 0,6. Коэффициент вторичной эмиссии каскада:
• σ = 5.

№ 68
В вакуумном фотоэлементе I_ф = 15 мкА. При U_а = 60 В ток анода равен 12 мкА. При U_а = 100 В ток анода станет:
• 15 мкА.

№ 69
В ФЭУ чувствительность по катодному току 10 мкА/лм, по анодному - 10 мА/лм, I_ф = 5 мкА. Сопротивление в цепи анода R_н = 10 кОм. Чтобы сигналом с нагрузки зажечь разряд при U_з = 250 В, необходимо усиление по напряжению:
• 5.

№ 70
На экране рентгеновского электронно-оптического преобразователя, если фотокатод прибора направим на человека (на все электроды поданы рабочие напряжения):
• не увидим ничего.

Ионные и индикаторные приборы.

№ 71
Первый коэффициент Таунсенда при формировании самостоятельного разряда, если γ = 1; d = 10 см:
• 6,93.

№ 72
Между электродами самостоятельный разряд, если α = 5; γ = 0,4, зажжется на расстоянии:
• 25 см.

№ 73
Потенциал ионизации газа U_i = 21 В, средняя длина свободного пробега электрона λ = 0,3 м. Напряженность электрического поля, при которой электрон сможет ионизировать газ:
• 70 В/м.

№ 74
Средняя длина свободного пробега электрона, при которой он сможет ионизировать атом, если dак = 4 см; U_а = 240 В; U_i = 18 В.
• 0,3 см.

№ 75
В ячейке индикаторной панели постоянного тока светится половина катода. Чтобы светился весь катод, необходимо:
• увеличить ток разряда.

Квантовые приборы.

№ 76
Распределение частиц по энергетическим уровням, расстояние между которыми соответствует оптическому диапазону. Внешнее воздействие отсутствует.
• Почти все частицы находятся на основном уровне.

№ 77
Квантовая среда способна усиливать:
• при наличии инверсии населенностей.

№ 78
Принцип квантового усиления состоит:
• в создании условий для инверсии населенностей.

№ 79
Особенность индуцированного излучения.
• Фотоны являются точной копией воздействующего поля.

№ 80
Роль индуцированных переходов в квантовых устройствах.
• Создать условия для инверсной населённости.

№ 81
Роль спонтанного излучения.
• Составляет затравочный шум для развития генерации.

№ 82
Роль тепловых переходов.
• Возвращают квантовую систему в исходное состояние.

№ 83
Существуют релаксационные переходы:
• Спонтанные.
• Тепловые.

№ 84
Основное отличие квантовых приборов оптического диапазона от квантовых приборов СВЧ диапазона.
• В использовании различных колебательных систем.

№ 85
Условия самовозбуждения квантового генератора состоят:
• в компенсации внешних и внутренних потерь.

№ 86
Требованиям обработки металлов с выходной мощностью > 1 кВт, удовлетворяет непрерывный лазер:
• СО₂.

№ 87
Энергетически более выгодной является:
• четырехуровневая схема накачки ОКГ.

№ 88
Большая информационная емкость оптических систем связи объясняется:
• узким спектром излучения передатчика.

№ 89
Инжекционные полупроводниковые лазеры имеют высокий КПД:
• за счет малых размеров n – p перехода.

№ 90
Основные достоинства лазеров.
• Излучение их когерентно, монохроматично, направленно, поляризовано.

№ 91
Поглощаемая мощность, если квантовая система состоит из 2-х уровней.
•

№ 92
Назначение оптических резонаторов.
• Для создания положительной обратной связи.

№ 93
В плоскопараллельных резонаторах основный вид потерь:
• дифракционные.

№ 94
Простейшая конструкция оптического генератора:
•

№ 95
Самой высокой направленностью обладают:
• газовые лазеры.

№ 96
Частота и энергия фотона для гелий-неонового лазера при λ = 0,6328 мкм.
• f = 4,74 × 10¹⁴ Гц, E= 1,96 (ЭВ).

№ 97
Известно, что скорость света с и длина волны λ связаны с частотой колебаний n соотношением с = λ ν.
Длина волны красных лучей при переходе из пустоты в стекло, если показатель преломления стекла n = 1,5, а частота, соответствующая красным лучам, ν = 4 × 10¹⁴ vc^-1, меняется на
• λ - λ₁ = 250 миллимикронов.

№ 98
Частота и энергия фотона для лазера на ниодиме (Nd₃ +) при λ = 1,059 мкм.
• f = 2,38 × 10¹⁴ Гц, E=1,17 (ЭВ).

№ 99
Чтобы длина волны рекомбинационного излучения приходилась на видимую область спектра, ширина запрещенной зоны полупроводникового материала должна быть:
• ΔW > 1,7 эВ.

№ 100
Максимальная ширина запрещенной зоны, которую может иметь полупроводник, используемый в качестве фотодетектора, если он должен быть чувствительным к излучению с длиной волны λ = 0,565 мкм:
• ΔW = 2,20 эВ.