klystron กำลังสูงที่ใช้สำหรับการสื่อสารยานอวกาศที่ศูนย์การสื่อสารห้วงอวกาศแคนเบอร์รา klystron กำลังต่ำแบบสะท้อนของรัสเซียเมื่อปี 1963. เอาต์พุตที่ส่งออกมาจากช่องสะท้อน จะเชื่อมต่อกับขั้วไฟฟ้าที่เขียนว่า ตัวสะท้อนออกภายนอก klystrons แบบสะท้อนเกือบจะล้าสมัยแล้วในขณะนี้ Klystron เป็นหลอดสุญญากาศเฉพาะ แบบลำแสงเชิงเส้น ได้รับการประดิษฐ์คิดค้นในปี 1937 โดยวิศวกรไฟฟ้าชาวอเมริกัน รัสเซล และ ซีเกิร์ด Varian ซึ่งใช้เป็นเครื่องขยายสัญญาณความถี่สูง, จากความถี่วิทยุระดับ UHF ขึ้นไปจนถึงช่วงไมโครเวฟ klystrons กำลังต่ำจะใช้เป็น oscillators ท้องถิ่นในเครื่องรับเรดาร์ระบบ superheterodyne ขณะที่ klystrons กำลังสูงจะใช้เป็นหลอดส่งออกในเครื่องส่งสัญญาณโทรทัศน์ความถี่ UHF, เครื่องถ่ายทอดสัญญาณไมโครเวฟ, การสื่อสารดาวเทียม, และเครื่องส่งสัญญาณเรดาร์, และเพื่อสร้างกำลังขับสำหรับ เครื่องเร่งอนุภาคที่ทันสมัย klystrons จำนวนมากจะใช้ท่อนำคลื่น เพื่อเชื่อมต่อพลังงานไมโครเวฟเข้ากับและออกจากอุปกรณ์ แม้ว่ามันจะยังเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับการใช้ klystrons กำลังและความถี่ที่ต่ำกว่า ที่จะใช้การเชื่อมต่อด้วยสายโคแอคเชียลแทน ในบางกรณี ตัวเชื่อมต่อแบบหัว probe จะถูกใช้ในการเชื่อมต่อพลังงานไมโครเวฟจาก klystron ไปยังท่อนำคลื่นภายนอกที่แยกอยู่ต่างหาก ท่อนำคลื่นส่งออกของ klystron สามารถเชื่อมกลับเข้ามาที่อินพุทเพื่อจะทำให้มันเป็น อิเล็กทรอนิกส์ ออสซิลเลเตอร์ klystron แบบสะท้อนเป็นประเภทล้าสมัยในที่ซึ่งลำแสงอิเล็กตรอนจะถูกสะท้อนกลับไปตาม เส้นทางของมันโดยอิเล็กโทรดที่มีศักย์ไฟฟ้าสูง มันถูกใช้เป็น oscillator เหมือนกัน ชื่อ klystron มาจาก κλυσ (klys) ของคำกริยาในภาษากรีก หมายถึงการกระทำของคลื่นที่ ทำลายชายฝั่งและคำต่อท้าย - τρον ('ตรอน') หมายถึง สถานที่ที่การกระทำเกิดขึ้น ชื่อ 'klystron' ได้รับการแนะนำโดย แฟรงเคิล แฮร์มันน์, อาจารย์ในภาควิชาคลาสสิกที่ Stanford University เมื่อ klystron กำลังอยู่ระหว่างการพัฒนา ประวัติ พี่น้อง รัสเซล และซีเกิร์ด Varian แห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดเป็นผู้ประดิษฐ์ klystron ต้นแบบของพวกเขาเสร็จสมบูรณ์และสาธิตให้เห็นเป็นผลสำเร็จเมื่อวันที่ 30 สิงหาคม 1937 เมื่อตีพิมพ์ในปี 1939 ข่าว klystron มีอิทธิพลในทันทีในการทำงานของนักวิจัยสหรัฐและสหราชอาณาจักรที่ทำงานเกี่ยวกับอุปกรณ์เรดาร์ Varians ได้จัดตั้ง Varian Associates ในการค้าเทคโนโลยี (เช่น เพื่อทำเครื่องเร่งเชิงเส้นขนาดเล็กเพื่อสร้างโฟตอนสำหรับการรักษาด้วยรังสีของลำแสงภายนอก) งานของพวกเขาสร้างขึ้นบนรายละเอียดของการปรับความเร็วโดย A. Arsenjewa-ไฮล์ และ ออสการ์ ไฮล์ (ภรรยาและสามี) ในปี 1935 แม้ว่าพวก Varians อาจจะไม่ได้ตระหนักถึงการทำงานพวก Heils งานของนักฟิสิกส์ W.W.แฮนเซน เป็นประโยชน์ในการพัฒนา klystron และได้รับการอ้างถึงโดยพี่น้อง Varian ในสิ่งพิมพ์ปี 1939 ของพวกเขา การวิเคราะห์ resonator ของเขาซึ่งเกี่ยวข้องกับปัญหาของการเร่งอิเล็กตรอนไปยังเป้าหมายอันหนึ่ง สามารถนำมาใช้เช่นเดียวกับในการชะลอตัวอิเล็กตรอน (เช่น การถ่ายโอนพลังงานจลน์ของพวกมันกับพลังงาน RF ใน resonator) ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง แฮนเซน สอนหนังสือที่ห้องปฏิบัติการรังสีของเอ็มไอที สองวันต่อสัปดาห์ โดยเดินทางไปบอสตัน จากบริษัท สเปอร์รี ไจโรสโคปที่ลองไอส์แลนด์ resonator ของเขาถูกเรียกว่า 'rhumbatron' โดยพี่น้อง Varian แฮนเซนเสียชีวิตด้วยโรคเบริลเลียมในปี 1949 เป็นผลมาจากการสัมผัสกับเบริลเลียมออกไซด์ (Béo) ในระหว่างสงครามโลกครั้งที่สอง ฝ่ายอักษะพึ่งพาส่วนใหญ่ในเทคโนโลยี klystron (ขณะนั้นเป็นความยาวคลื่นที่ยาวและกำลังต่ำ) ที่ใช้ในระบบเรดาร์ที่ใช้ไมโครเวฟของพวกเขา ในขณะที่ฝ่ายพันธมิตรใช้เทคโนโลยีความถี่ลอยที่มีประสิทธิภาพมากกว่ามาก ๆ ของ Cavity magnetron สำหรับการผลิตไมโครเวฟที่สั้นกว่าหนึ่งเซนติเมตรมาก ๆ เทคโนโลยีหลอด Klystron สำหรับงานกำลังสูงมาก เช่นระบบ synchrotrons และระบบเรดาร์ได้รับการ พัฒนาตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ทันทีหลังจาก WW II, AT&T ได้ใช้ klystrons 4 วัตต์ ในเครือข่ายใหม่เอี่ยมของการเชื่อมโยง ไมโครเวฟที่ครอบคลุมทวีปสหรัฐอเมริกาของบริษัท เครือข่ายให้บริการโทรศัพท์ทางไกลและ ยังขนส่งสัญญาณโทรทัศน์สำหรับเครือข่ายโทรทัศน์ขนาดใหญ่ บริษัทโทรเลข Western Union ยังสร้างการเชื่อมโยงการสื่อสารไมโครเวฟแบบจุดต่อจุด โดยใช้สถานีทวนระหว่างกลางทุกระยะห่างประมาณ 40 กิโลเมตรในเวลานั้น โดยใช้ klystrons แบบสะท้อนรุ่น 2K25 ทั้งในเครื่องส่งและเครื่องรับสัญญาณ วิธีการทำงาน Klystrons ขยายสัญญาณโดยการแปลงพลังงานจลน์ในลำแสงอิเล็กตรอน DC เป็นพลังงาน คลื่นความถี่วิทยุ ลำแสงอิเล็กตรอนถูกผลิตโดย thermionic cathode (เม็ดของวัสดุที่มีฟังก์ชันการทำงานต่ำถูกทำให้ร้อน) และถูกเร่งโดยขั้วไฟฟ้าแรงดันสูง (โดยทั่วไปที่หลายสิบกิโลโวลต์) จากนั้น ลำแสงนี้จะผ่านเข้าไปในตัวสะท้อนคลื่นที่เป็นโพลง พลังงาน RF จะถูกป้อนเข้าที่อินพุทของ cavity ที่ความถี่หรือใกล้ความถี่ resonant ของมันเพื่อผลิตแรงดันไฟฟ้าที่จะมีผลกับลำแสง สนามไฟฟ้าจะทำให้อิเล็กตรอนมัดรวมกัน: นั่นคืออิเล็กตรอนที่ผ่านไปในระหว่างสนามไฟฟ้าที่ตรงข้ามกันจะถูกเร่งและอิเล็กตรอนที่ตามมาจะมีการชะลอตัว ทำให้ลำแสงอิเล็กตรอนที่วิ่งอย่างต่อเนื่องก่อนหน้านี้อัดกันแน่นที่ความถี่ของอินพุต เพื่อเสริมสร้างความแข็งแกร่งของมัดอิเล็กตรอน, klystron อาจมีตัวมัด เพิ่มเติม ลำแสงจะผ่านท่อ 'drift' ในที่ซึ่งอิเล็กตรอนที่เร็วกว่าจะวิ่งไปทันตัวที่วิ่งช้ากว่า ทำให้เกิดการ 'อัดแน่น' จากนั้น พวกมันจะผ่านไปที่ช่อง 'จับ' ในขาออกของช่อง 'จับ' แต่ละมัดของอิเล็กตรอนจะเข้าสู่ cavity ในเวลาที่อยู่ในวงจรเมื่อสนามไฟฟ้าตรงข้ามกับการเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอน ทำให้พวกมันชะลอตัวลง ดังนั้น พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนจะถูกแปลงเป็นพลังงานศักย์ของสนาม เป็นการเพิ่มแอมพลิจูดของ oscillation การ oscillation ที่ถูกกระตุ้นในช่องจับจะถูกเชื่อมโยงออกมาผ่านสายโคแอค หรือท่อนำคลื่น ลำแสงอิเล็กตรอนที่ใช้ไปและมีพลังงานลดลงจะถูกจับเอาไว้โดยขั้วไฟฟ้าสะสม เพื่อสร้างเป็น oscillator เอาต์พุตของ cavity สามารถเชื่อมกับช่องอินพุท (s) ด้วยสายโคแอคหรือท่อนำคลื่น feedback เชิงบวกจะกระตุ้นให้เกิดการ oscillate อย่างธรรมชาติที่ความถี่ resonant ของ cavity ตัวขยายสัญญาณ klystron สอง cavity right ใน klystron แบบสองโพรง, ลำอิเล็กตรอนถูกฉีดโดย resonant cavity. ลำอิเล็กตรอน, ที่ถูกเร่งโดยที่มีศักย์บวก, ถูกบัวคับให้เดินทางผ่าน 'หลอด drift' ทรงกระบอก ในเส้นทางตรงโดยสนามแม่เหล็กตามแนวแกน. ในขณะที่ผ่านโพรงแรก, ลำอิเล็กตรอนจะถูกปรับความเร็วโดยสัญญาณ RF ที่อ่อนแอ. ในกรอบการเคลื่อนไหวของลำอิเล็กตรอน, การปรับความเร็วจะเทียบเท่ากับการสั่นของพลาสม่า . การสั่นของพลาสม่าเป็นการสั่นอย่างรวดเร็วของอิเล็กตรอนที่มีอยู่อย่างหนาแน่นในสื่อตัวนำ เช่น พลาสมาหรือโลหะ. (ความถี่จะขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นนิดหน่อยเท่านั้น) ดังนั้นในช่วงหนึ่งส่วนสี่ของระยะเวลาหนึ่งของความถี่พลาสม่า, การปรับความเร็วจะถูกแปลงเป็นการปรับความหนาแน่น เช่น การมัดแน่นของอิเล็กตรอน. ขณะที่มัดอิเล็กตรอนกำลังวิ่งเข้าห้องที่สอง, พวกมันก่อให้เกิดคลื่นนิ่งที่ความถี่เดียวกันกับสัญญาณอินพุท. สัญญาณที่เกิดในห้องที่สองนี้มีกำลังมากกว่าในห้องแรก. เมื่อหลอดถูกป้อนพลังงาน, แคโทดปล่อยอิเล็กตรอนซึ่งจะถูกโฟกัสให้อยู่ในรูปลำอิเล็กตรอนโดยแรงดันบวกระดับต่ำในกริดควบคุม. จากนั้นลำแสงจะถูกเร่งความเร็วโดยแรงดัน DC บวกที่สูงมาก ซึ่งเป็นแรงดันจ่ายด้วยขนาดที่เท่ากันไปที่กริดตัวเร่งและกริดตัวมัด(