Исследование новых методов повышения эффективности технологических гиротронов

• Автор: Морозкин, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 93 с. : ил.

Оглавление диссертации

Введение

Общая характеристика работы

Глава 1. Гиротроны для микроволновой обработки материалов

1.1 Основные области применения технологических гиротронов

1.2 Состав гиротронного комплекса, принцип работы и управления

1.3 Пути повышения эффективности гиротронных комплексов

Выводы по первой главе

Глава 2. Теоретическое исследование гиротронов с рекуперацией остаточной энергии электронов

2.1 Особенности рекуперации в гиротронах

2.2 Метод расчета трансформации электронного пучка в пространстве взаимодействия гиротрона
2.3 Оптимизация продольного распределения высокочастотного поля
в резонаторе
2.4 Разделение энергетических фракций электронного потока в коллекторной области гироприбора с многоступенчатым коллектором
Глава 3. Экспериментальное исследование гиротрона на второй гармонике гирочастоты с одноступенчатой рекуперацией
3.1 Особенности рекуперации энергии в технологических гиротронах
на второй гармонике гирочастоты
3.2 Выходные характеристики 24 ГГц гиротрона на второй гармонике гирочастоты без использования схемы рекуперации остаточной энергии
3.3 Методика эксперимента с рекуперацией энергии электронного пучка
3.4 Результаты экспериментального исследования гиротрона на
второй гармонике с рекуперацией
Выводы по третьей главе
Заключение. Основные результаты работы
Список литературы
Список основных публикаций автора по теме диссертации

Введение
Общая характеристика работы
Актуальность темы
Использование интенсивного излучения миллиметрового диапазона длин волн привлекает все большее внимание для решения широкого круга технологических задач, например, для микроволновой высокотемпературной обработки диэлектрических и полупроводниковых материалов, выращивания алмазных пленок и дисков, создания пучков многозарядных ионов [1-3]. Созданные к настоящему времени в Институте прикладной физики РАН гиротронные комплексы [4-6] не имеют мировых аналогов по техническим параметрам и функциональным возможностям. Повышение частоты излучения по сравнению с традиционными промышленными СВЧ источниками (2.45 ГГц) позволяет значительно повысить эффективность нагрева и спекания материалов на основе оксидов и нитридов, за счет сильного роста их поглощающей способности с увеличением частоты. Кроме того, в миллиметровом диапазоне достижима более высокая однородность нагрева, что позволяет уменьшить время обработки и улучшить эксплуатационные характеристики получаемых материалов. Одним из существенных недостатков сегодняшних гиротронных комплексов является их повышенное энергопотребление но сравнению с системами дециметрового диапазона.
Одним из наиболее простых и действенных путей повышения КПД всего комплекса является использование рекуперации остаточной энергии электронного пучка в источнике СВЧ мощности — гиротроне [7-9]. Оно позволяет не только увеличить КПД всего комплекса, но также упростить систему охлаждения и получить дополнительные возможности управления режимом генерации.
Наибольший эффект от использования системы рекуперации можно
получить, если энергетические фракции электронного пучка разделить

размах колебаний фазы в соответствии с адиабатическим инвариантом становится равен 2/г, происходит дезахват частиц. При этом примерно половина частиц оказывается на интегральной кривой, лежащей выше бакета, на которой они находились при захвате, а остальные на интегральной кривой с тем же значением Н, но лежащей ниже бакета. При дальнейшем уменьшении амплитуды ВЧ поля минимальная энергия электронов увеличивается (рис. 2.26, С = С а на рис. 2.1).
Рис. 2.2 Характерные фазовые плоскости, соответствующие различным стадиям движения адиабатических частиц в пространстве взаимодействия
[15,23А].