Плазменный релятивистский СВЧ-усилитель

• Автор: Пономарев, Анатолий Викторович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 98 с. : ил.

ГЛАВА 1. ТЕОРИЯ ПЛАЗМЕННОГО РЕЛЯТИВИСТСКОГО

СВЧ-У СИЛИТЕЛЯ

§1.1 Постановка задачи

§1.2 Электромагнитные волны в плазменных волноводах без

релятивистского электронного пучка

§1.3 Электромагнитные волны электронного пучка в отсутствие

плазмы

§1.4 Пучок и плазма в волноводе в приближении отсутствия

взаимодействия

§1.5 Основные результаты теории плазменного релятивистского

СВЧ-усилителя

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И СРЕДСТВА
ДИАГНОСТИКИ
§2.1 Основные функциональные узлы
§2.2 Сильноточный релятивистский электронный ускоритель
§2.3 Система создания магнитного поля
§2.4 Источник трубчатой плазмы
§2.5 Диагностика плазмы
§2.6 Источник входного СВЧ-излучения
§2.7 Камера дрейфа
§2.8 Последовательность режимов работы
§2.9 Методика СВЧ-измерений
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАЗМЕННОГО РЕЛЯТИВИСТСКОГО СВЧ-УСИЛИТЕЛЯ
§3.1 Предварительные замечания.

§3.2 Зависимость выходной мощности СВЧ-излучения от плотности плазмы
§3.3 Зависимость выходной СВЧ-мощности от длины
взаимодействия
§3.4 Характерные осциллограммы
§3.5 Амплитудная характеристика
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Исследование процесса усиления медленной плазменной волны за счет черенковского взаимодействия с электронным пучком составляет предмет изучения плазменной СВЧ-электроники. Эта область СВЧ-электроники привлекает возможностью усиления электромагнитных волн в плазме в широком диапазоне частот с большим коэффициентом усиления, легкостью перестройки частот усиливаемых волн путем изменения плотности плазмы, возможностью освоения в СВЧ-приборах токов пучка, превышающих предельный вакуумный ток, и достижение высоких мощностей излучения.
Плазменная электроника возникла в 1949 г. после работ [1], [2], предсказавших явление пучковой неустойчивости, состоящее в эффективном возбуждении электромагнитных волн в плазме электронным пучком вследствие вынужденного черенковского излучения. В этих работах получено дисперсионное уравнение для случая неограниченной плазмы, через которую проходит немодулированный моноскоростной параллельный пучок электронов. Показано, что если скорость пучка превосходит среднюю тепловую скорость электронов плазмы, то дисперсионное уравнение имеет комплексные корни, соответствующие неустойчивости пучка, и существующие в нем флуктуации плотности и скорости распространяются в виде продольных волн с нарастающей амплитудой. При этом частота возбуждаемых колебаний близка к электронной плазменной частоте, и, соответственно, пропорциональна квадратному корню из плотности плазмы. В [2] показано также, что наличие разброса по скорости в электронном пучке приводит к уменьшению инкремента развития неустойчивости и может полностью подавить ее.
Первые эксперименты, подтверждающие высокую эффективность коллективного взаимодействия электронного пучка с плазмой, были

трубы ускорителя. Емкость этой пластины на катодную ножку Се значительно меньше, чем емкость этой пластины на анод С9. Отношение этих емкостей Cg/Cg определяет коэффициент деления данного делителя. Его калибровка производилась с помощью стандартного лабораторного генератора Г5-15 и, вместе со встроенным дополнительным делителем, дала величину коэффициента деления 4350 ± 100. Величина напряжения на диоде определяет энергию электронов РЭП.
Рис. 2-2. Напряжение на диоде: 1 - с работающим срезающим разрядником; 2 - с выключенным срезающим разрядником.
На Рис. 2-2 приведено напряжение на диоде, измеренное емкостным ф делителем, для двух случаев - с работающим (1) и с выключенным (2)
срезающим разрядником. В обоих случаях формы импульса напряжения до