12.4.2. Фокусированные пучки
Источником электронного пучка ламп с сеточным управлением и магнетронов является катод в соединении с положительным электрическим полем анода. Пучок с круговым поперечным сечением лаще эмитируется при помощи электронной пушки. В настоящее время существует много разновидностей таких пушек [263, 284]. Один из вариантов пушки [219], состоящий из вогнутого катода
и электрода, формирующего пучок, показан в левой части рис. 12.15.
Были также сконструированы пушки [127, 170 , 384] для ламп со скрещенными полями. Форма пучка, выходящего из электронной пушки, зависит от сил взаимодействия пространственного заряда и характеризуется обычно параметром, называемым первеансом пучка или пушки. В некоторых лампах, таких, как маломощный отражательный клистрон, пучок короткий, и его расходимость может быть определена с помощью тока, проходящего через цилиндрический канал.
Рис. 12. 15. Получение протяженного сфокусированного электронного пучка. Электронный пучок инжектируется в магнитное поле, индукция которого составляет около 
Для уменьшения веса используется периодическое магнитное поле, (См. [4 1].)
При минимальном диаметре пучка, расположенном посередине канала, этот ток максимален. Если канал имеет длину 
и радиус 
то максимальное значение первеанса пучка равно
Плотность тока в минимальном поперечном сечении пучка больше плотности на краях в 5,66 раза.
Для протяженных электронных пучков, которые требуются, например, в ЛБВ, и предельное значение первеанса мало.
Можно использовать фокусировку положительных ионов, но это вряд ли является удачным [263]. На практике пучки с высоким первеансом обычно осуществляют посредством магнитной фокусировки. При грубой фокусировке [150] катод, диаметр которого равен требуемому диаметру пучка, помещается в достаточно сильное аксиальное магнитное поле, чтобы ограничить поперечные движения частиц в приемлемых пределах. При более тонкой фокусировке траектории электронов рассчитывают таким образом, чтобы в области пушки они проходили вдоль силовых линий магнитного поля.
В потоке Брюллюэна [29] электроны, вращающиеся вокруг оси пучка, испытывают действие силы, направленной внутрь пучка, которая в точности уравновешивается силой, направленной наружу
и обусловленной расталкиванием пространственного заряда и центробежными эффектами. Значение радиуса пучка 
получается из соотношения
Максимальное значение первеанса
достигается при условии, что все электроны движутся с одинаковой скоростью вдоль оси. Эта скорость соответствует потенциалу 
на оси пучка, остальные две трети общей энергии пучка заключены во вращательном движении. На практике [13, 262] предпочитают иметь значительно менее интенсивные пучки 
Например, пучок с током 
при напряжении 
может быть пропущен через цилиндрический канал радиусом 
и длиной 33 см при потере тока на стенки только 
Обычный способ [285] получения бриллюэновского потока показан на рис. 12.15.
Фокусирующее магнитное поле может быть создано для экспериментальных целей либо с помощью соленоидов, либо при стационарной работе посредством постоянных магнитов. Индукцию магнитного поля в 
на расстоянии 13,5 см можно [106] получить, например, при использовании пары постоянных магнитов весом 
Из уравнения (12.42) следует, что фокусировка зависит от 
Это факт привел к созданию периодической [117, 220] или «сильной» фокусировки. В каждой плоскости, где магнитное поле меняет знак, происходит смена направления вращения электронов на обратное, но во всех остальных отношениях пучок остается неизменным. Применение N коротких магнитов означает существенное уменьшение [188, 189] неточностей в распределении магнитного поля на множитель, лежащий между 
Было разработано несколько опытных конструкций [39, 40, 140, 230, 261, 311], и одна из них с магнитами весом 
изображена на рис. 12.15.
Нашла практическое применение [2, 17, 18] и периодическая электростатическая фокусировка [128, 141, 251, 268], хотя значения первеанса здесь бывают ниже. Кроме того, был предложен центробежный метод [41, 42, 46, 120], при котором пучок в пушке получает вращение до того, как он попадает в область периодического электростатического фокусирующего поля. Если системы не имеют спирального расположения волны спирали или коллектора, который «раскручивает» пучок, то энергия вращения пучка в центробежных системах не используется. В другом виде периодической электростатической фокусировки — «слаломном» потоке [52, 53, 54] — электроны движутся вдоль эквипотенциалей; при прохождении близ системы проводников их траектории близки к синусоидам.
