Циклотронные эффекты в релятивистских СВЧ приборах черенковского типа

• Автор: Палицин, Алексей Валентинович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 168 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Взаимодействие быстрой циклотронной волны электронного пучка с электромагнитной волной
1.1. Самосогласованная система уравнений с учетом взаимодействия с быстрой циклотронной волной электронного пучка

1.2. Линейные и нелинейные полосы запирания.

Полосы прозрачности и гистерезисные явления

1.3. Вариант обобщения метода связанных волн на нестационарные процессы

1.4. Реализация метода измерения энергии электронов пучка по циклотронному поглощению пробной электромагнитной волны

ГЛАВА 2. Генерация и усиление в черенковских СВЧ приборах

О-типа в условиях близости к циклотронному резонансу

2.1. Планарная модель релятивистской ЛОВ

2.1.1. Стартовые условия с учетом циклотронного взаимодействия
2.1.2. Нелинейная краевая задача. Возникновение жестких режимов на границе зоны циклотронного подавления генерации в ЛОВ
2.2. Подавление пред- и после-импульсов генерации в ЛОВ, основанное на зависимости циклотронного поглощения от энергии электронов
2.3. Релятивистская ЛБВ с циклотронным поглощением волн обратной связи. Управление коэффициентом усиления
ГЛАВА 3. Релятивистская ЛОВ с электродинамической системой в виде цилиндрического волновода с винтовой симметрией

3.1. Теоретический анализ ЛОВ на гибридной волне
3.2. Экспериментальные исследования релятивистской
ЛОВ с винтовой электродинамической системой
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ. Вариант усредненных уравнений взаимодействия электромагнитных волн с электронным пучком в
магнитном поле конечной величины
СПИСОК РАБОТ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Наибольшие импульсные мощности пространственно-когерентного электромагнитного излучения в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн достигнуты в приборах релятивистской высокочастотной электроники [1,2]. Данное направление электроники больших мощностей получило развитие с конца шестидесятых годов' после появления первых сильноточных электронных ускорителей прямого действия, использующих в качестве инжекторов холодные взрывоэмиссионные катоды [3]. Практически сразу после первых успешных экспериментов, проведенных с релятивистской лампой обратной волны (ЛОВ) [4], был замечен эффект снижения или полного подавления выходной мощности прибора в определенном диапазоне магнитных полей, причем значения полей были, заведомо больше необходимых для обеспечения токопрохождения пучка. Эффект проявлялся во всех релятивистских ЛОВ и вскоре был объяснен
Н.Ф.Ковалевым циклотронным поглощением рабочей волны, т.е. резонансным циклотронным взаимодействием электромагнитной волны и электронного пучка на первой гармонике циклотронной частоты. Первые упоминания этого эффекта в литературе присутствуют в работах [5,6]. Диссертация посвящена исследованию влияния подобных циклотронных резонансов на работу релятивистских генераторов и усилителей черенковского типа.
Актуальность темы. В мощных черенковских релятивистских генераторах и усилителях электронные пучки обычно формируются с помощью взрывоэмиссионных инжекторов типа коаксиальных диодов с магнитной изоляцией. Пространство взаимодействия пучка с электромагнитным полем имеет вид полого гофрированного волновода (см. рис. 1). Для транспортировки сильноточного пучка через пространство взаимодействия применяется- стационарное или квазистационарное удерживающее магнитное поле, обычно создаваемое соленоидами

такое обобщение не должно представлять принципиальных трудностей, т.к. форма уравнений в виде связанных волн хорошо приспособлена для этого.
Однородные полые волноводы, возбуждаемые электрическими токами
Возбуждающие токи jR(f,t) и искомые поля ER(r,t),HR{r,t) в исследуемом волноводе (рис.1.10) без заполняющей среды и без потерь в стенках представляются в виде
jR = J(r,t)e-,al, Ёк=Ё(г,Ое-ш, Нн = H(r,t)e-M, (1.36)
при этом их комплексные амплитуды удовлетворяют уравнениям
rotE
0 dt (1.37)
£> = 1 дЁ 4л
rot Н = -ikE- 1 j,
с dt с
где к = — - волновое число, соответствующее выбранной частоте со, с

скорость света в свободном пространстве. Для перехода к физическим величинам необходимо взять действительную часть выражений (1.36).
Используем одноиндексную систему нумерации собственных волн, поля которых удовлетворяют однородным уравнениям Максвелла
rot Ev = ikH „, (138)
rot H„ = -ikEv, v e (-oo,-l, 1,+co),
причем индексами v > 0 отмечаются волны, бегущие и затухающие в
направлении оси z. А индексами г < 0 - волны, распространяющиеся в
противоположном направлении. Поля собственных волн запишем в виде
Д.(г) = Д!(А>;Ч ВД = #°(гхУЧ (1.39)
и воспользуемся условием четности
К=-К (1-40)
для собственных волновых чисел.