内部装有液态物质的电子管
球状摄像管和显像管
球状摄像管的结构：
我们在一个中空的由高硼硅玻璃制造的圆球体，可以在稀薄的氧气中把氧化铅蒸发到玻璃表面形成靶材。就是将氧化铅放到蒸发皿中加热到150摄氏度，使其蒸发到玻璃表面。可以将ZnSe与ZnTe放入到石墨坩埚中，在上面放入带透明电极的玻璃板上，分别控制坩埚温度在150-250摄氏度，可以在玻璃板上面得到ZnSe和ZnTe的固体蒸发物。
然后在靶材后面黏上一层云1mm厚的云母层，再使用电子枪从上到下螺旋状的扫描云母片，这样在云母片上面就得到一个电压信号随光线亮度变化的信号。在中空玻璃球体内部装有甲醇，甲醛，二甲苯，甲苯按质量比3:4:6:9组成的混合液体，这混合液体有放置电弧产生的电磁干扰的目的。它的结构如下图所示：
球状显像管的结构：
我们在一个中空的由高硼硅玻璃制造的圆球体，可以在稀薄的氧气中把硫化锌，硫硒化锌，硫硒化锌镉，硫化锌镉，钨酸钙蒸发到玻璃表面形成荧光层，再在这个荧光层的后面电镀一层铝膜，把上面的摄像管采集的变化的电压信号放大后接到这个铝膜上面。
再使用电子枪从上到下螺旋状的扫描这个铝膜，这样在铝膜前面的荧光层上面就得到一个电压信号随光线亮度变化的信号，这样就显示出图像了。注意我们采集的是三维图像，显示的也是三维图像。
在中空玻璃球体内部装有甲醇，甲醛，二甲苯，甲苯按质量比3:4:6:9组成的混合液体，这混合液体有放置电弧产生的电磁干扰的目的。
它的结构如下图所示：
圆球体磁控管
磁控管是一种用来产生微波能的电真空器件。实质上是一个置于恒定磁场中的二极管。管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下，与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得能量转变成微波能量，从而达到产生微波能的目的。同时，磁控管是一种消耗品，容易老化和消磁。
磁控管由一密封真空管组成，管内有一柱形中心阴极(电子源)，置于一柱形阳极里，电子被静电场吸引流至阳极。沿真空管轴的一稳定磁场使电子偏离其径向路程，绕阴极旋转，产生微波频率的振荡。广泛用于雷达发生器。
一般磁控管中心是阴极，外部是一个圆环状的阳极，阳极上面有很多圆形凹槽。如下图所示
我们这里设计的磁控管中心还是一个阴极，外部是一个圆球体阳极。阳极上面有很多圆形凹槽。阴极使用钨，钍，碲，镉，铌按照质量5：0.3：1：0.5：2组成的合金，阳极使用铜，铝，铁，镍，硅按照质量比1:2:8:4:1组成的合金，内部充有金属溴，碘，硫，硒等元素按照质量比2：1：3：4组成的混合物，这个混合物可以起到消除电子干扰，增强信号频率的目的。
在磁控管外圈环绕一圈球状的银线圈，这个线圈上面接上频率按照螺旋状数字变化的高频脉冲信号，就会对内部的电子流产生影响，增强输出信号的频率。
螺旋状行波管
行波管是依靠和电磁波同步的电子把能量交给电磁波而实现放大。在行波管中﹐电子注与慢波电路中的微波场发生相互作用。微波场沿著慢波电路向前行进。为了使电子注同微波场产生有效的相互作用﹐电子的直流运动速度应比沿慢波电路行进的微波场的相位传播速度(相速)略高﹐称为同步条件。
输入的微波信号在慢波电路建立起微弱的电磁场。电子注进入慢波电路相互作用区域以後﹐首先受到微波场的速度调制。电子在继续向前运动时逐渐形成密度调制。对于同一个电子而言，和电磁波同步时，电子可以稳定的处于减速场中而交出能量，大部分电子群聚于减速场中﹐而且电子在减速场滞留时间比较长。因此﹐电子注动能有一部分转化为微波场的能量﹐从而使微波信号得到放大。在同步条件下﹐电子注与行进的微波场的这种相互作用沿著整个慢波电路连续进行。这是行波管与速调管在原理上的根本区别。 [1]
结构
行波管剖视图包括： (1)电子枪; (2)微波输入; (3)磁铁;(4)衰减器; (5)螺旋线; (6)微波输出; (7)真空管; (8)收集极。行波管在结构上可分为：电子枪﹑慢波电路﹑集中衰减器﹑能量耦合器﹑聚焦系统和收集极等部分。电子枪的作用是形成符合设计要求的电子注。聚焦系统使电子注保持所需形状，保证电子注顺利穿过慢波电路并与微波场发生有效的相互作用，最后由收集极接收电子注。待放大的微波信号经输入能量耦合器进入慢波电路，并沿慢波电路行进。电子与行进的微波场进行能量交换，使微波信号得到放大。放大后的微波信号经输出能量耦合器送至负载。 [1]
(1)电子枪：
电子枪可以产生一个具有所需尺寸和电流的电子束，并将它加速到比慢波结构上行进的电磁波的像素稍快一些，以便和电磁场交换能量而实现放大。行波管常用的电子枪有皮尔斯平行流枪﹑皮尔斯会聚枪﹑高导流系数电子枪﹑阳控电子枪﹑栅控电子枪﹑无截获栅控电子枪﹑低噪声电子枪等。
以脉冲方式工作的行波管可以采用控制阴极电压的方法来实现对电子注的调制﹐称为阴控。阴控需要配备大功率调制器﹐设备笨重﹑复杂﹐而且耗电量大。用附加调制阳极对电子注进行控制﹐称为阳控。阳控所需脉冲电压也比较高。在阴极与阳极之间装一个控制栅便构成栅控电子枪。在这种情况下﹐仅用较低的脉冲电压即可对电子注进行控制﹐因而能减小调制器体积﹑重量和耗电量。
在栅控电子枪中﹐控制栅约截获电子注电流的10%。当行波管电子注功率较大时﹐控制栅耗散功率增大﹐致使栅极温度升高﹑栅极电子发射增加﹑栅网变形甚至烧毁。为了解决这个问题﹐可以采用无截获栅控电子枪。无截获栅控电子枪是在控制栅与阴极之间设置阴影栅﹐阴影栅与阴极同电位﹐结构上与控制栅精确对准﹐从而使控制栅的截获电流下降到总电流的千分之一以下。采用无截获栅控电子枪不仅能提高栅控行波管的平均功率容量﹐而且能降低调制器的功率。
(2)聚焦系统
电子束从电子枪出来后还要穿过细长的慢波结构，而且为了得到充分的能量交换还希望电子束要尽可能地靠近慢波结构。电子束中电子带负电荷，相互之间的斥力会使电子束很快发散而打到慢波结构上去，从而失去将能量交给磁场的机会。因此，需要一个磁聚焦系统来约束电子束，使其能顺利通过曼波结构而实现放大。聚焦系统使电子注保持所需形状﹐保证电子注顺利穿过慢波电路并与微波场发生有效的相互作用﹐最后由收集极接收电子注。待放大的微波信号经输入能量耦合器进入慢波电路﹐并沿慢波电路行进。电子与行进的微波场进行能量交换﹐使微波信号得到放大。放大后的微波信号经输出能量耦合器送至负载。
(3) 慢波电路
根据相对论，电子不可能被加速到光速。若不使电磁波的传播速度慢下来，电磁波就会在电子旁边高速向前飞去，电子一会儿处于正电场中被加速，一会儿处于负电场中被减速。总的结果是没有明显的加速或减速，也就是没有明显的能量交换，当然就不可能有放大。因此，必须使电磁波的相速降到和电子速度基本相同，以使电子能和电磁波充分交换能量，放大信号。电子注的直流速度决定于行波管的工作电压。行波管工作电压为2.5千伏时﹐电子注直流速度约为自由空间电磁波速度(即光速)的10%﹔工作电压为50千伏时﹐电子注直流速度约为自由空间电磁波速度的40%。为了使电子注同微波场产生有效的相互作用，微波场的相速应略低于上述电子注的直流速度。慢波结构的任务就是使电磁波的相速降下来。
在选定的工作模式下﹐慢波电路主要的特性和参量有色散特性﹑耦合阻抗等。色散特性表示在慢波电路中传播的微波场的相速随频率变化的关系。用于宽频带行波管的慢波电路﹐在频带宽度内相速随频率的变化应尽量小﹐即色散较弱。这样才能在整个频带宽度内保证电子注与微波场相速之间的同步。耦合阻抗是表示电子注与微波场相互作用强弱的一个参量。耦合阻抗的量值越大﹐微波场与电子注的耦合越强﹐电子注与微波场之间的能量交换越充分。此外﹐在实际应用和生产中还要求慢波电路机械强度高﹑散热性能好﹑结构简单﹑易于加工。
行波管常用的慢波电路有两类﹕螺旋线型电路和耦合腔型电路。螺旋线型慢波电路包括螺旋线﹑环杆线﹑环圈线等。螺旋线结构简单﹑色散弱﹐因而频带宽﹐缺点是散热能力差﹐工作电压高时易产生返波振荡。螺旋线多用于宽频带﹑中小功率行波管﹐工作带宽可达100%以上﹐I波段(8～10吉赫)﹑J波段(10～20吉赫)的螺旋线行波管脉冲功率已达10KW。环杆线同螺旋线相比﹐耦合阻抗高﹑散热能力强﹑机械强度好﹑不易发生返波振荡﹐但色散较强。环杆线工作电压在10～30KV﹐频带宽度为15%～20%﹐广泛用于中功率行波管。环圈线抑制返波振荡的性能较好﹐也已得到应用。
耦合腔型慢波电路包括休斯电路﹑三叶草电路等。它们的特点是机械强度高﹑散热能力强﹐适用于大功率行波管﹐但频带宽度比较窄。采用休斯电路的行波管﹐脉冲功率在1至几百KW﹐频带宽度约10%。脉冲功率在500KW以上的行波管﹐多采用三叶草电路。此外﹐行波管中采用的慢波电路还有交叉指型慢波线(亦用于O型返波管)﹑曲折线﹑卡普线等。
(4)集中衰减器
输入﹑输出能量耦合器与慢波电路之间和慢波电路各部分之间﹐都应有良好的阻抗匹配。若阻抗匹配不佳，会造成电磁波反射，反射波引起反馈﹐会导致行波管内出现寄生振荡。为避免振荡﹐需在慢波电路的一定位置上设置集中衰减器。集中衰减器由损耗涂层或损耗陶瓷片构成。在集中衰减器处﹐反射波被吸收﹐可达到消除反馈抑制振汤的目的。虽然在集中衰减器中工作模式的微波场同样也受到衰减﹐但电子注内业已形成的密度调制将在下一段电路中重新建立起微波场。
(5)收集极
收集极是用来收集已经和电磁场交换能量完毕的电子。电子注在完成同微波场的相互作用后从慢波电路射出，最后打在收集极上。由于这时电子仍然有很高的速度，打在收集极上时将转化为热量，因此热耗散是收集极设计中的一个重要问题。为了提高效率，行波管经常采用降压收集极。
我们把上面行波管的直线形状变为螺旋状，同时在这个螺旋状行波管外面缠绕一圈阴线圈，这个线圈上面接上频率按照螺旋状数字变化的高频脉冲信号，就会对内部的电子流产生影响，增强输出信号的频率。
电子枪使用钨，钍，碲，镉，铌按照质量5：0.3：1：0.5：2组成的合金，收集极使用铜，铝，铁，镍，硅按照质量比1:2:8:4:1组成的合金，内部充有金属溴，碘，硫，硒等元素按照质量比2：1：3：4组成的混合物，这个混合物可以起到消除电子干扰，增强信号频率的目的。
