Исследование синтезированных электронных пушек с криволинейными пучками в режиме ограничения тока пространственным зарядом

• Автор: Солуянова, Елена Александровна
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Оглавление

Введение
Глава 1. Синтез систем формирования интенсивных криволинейных электронных пучков с осевой и трансляционной симметрией
1.1 Алгоритм решения внешней задачи для аксиально-
симметричных и плоских систем
1.2 Программа синтеза систем формирования ламинарных
пучков
1.3 Синтез безмагнитных систем формирования криволинейных пучков
I Электростатический поток с плоского катода
II Эмиссия с полуплоскости
III Эмиссия с цилиндрического катода
IV Эмиссия со спирального катода
V Эмиссия с конического катода
Глава 2. Синтез магнетронно-инжекторных пушек гиротронов в
режиме ограничения тока пространственным зарядом
2.1 Поток Драйдена в однородном и слабо неоднородном
магнитных полях
2.2 Методика синтеза магнетронно-инжекторных пушек в режиме ограничения тока пространственным зарядом
2.3 Синтез пушек с различной цилиндричностъю
2.4 Результаты траекторного анализа синтезированной системы
Глава 3. Экспериментальные исследования синтезированных
магнетронно-инжекторных пушек в режиме ограничения тока пространственным зарядом
3.1 Экспериментальная установка
3.2 Экспериментальная пушка
3.3 Накальные характеристики синтезированной пушки.
Конструктивные и технологические особенности исследованных катодов
3.4 Вольтамперные характеристики синтезированной пушки
3.5 Измерения скоростного разброса и осцилляторной энергии
электронов в пучке. Эмиссионные характеристики пушки
в зависимости от магнитной индукции на катоде
Глава 4. Экспериментальные исследования гиротронов с электронными пушками, работающими в режиме ограничения тока пространственным зарядом
4.1 Гиротрон на рабочей частоте 28 ГГц. Исследование влияния
паразитной эмиссии на режимы генерации
4.2 Гиротрон с пониженной паразитной эмиссией на рабочей частоте 83 ГГц
Заключение
Литература

Введение
1. Достижения СВЧ электроники больших мощностей в значительной степени определяются физическими свойствами активных сред, служащих источником энергии электромагнитного излучения. В мощных генераторах и усилителях, работающих в широком диапазоне длин волн А. от декаметровых до миллиметровых, активная среда представляет из себя потоки свободных ( движущихся в вакууме ) электронов. На длинах волн А>1см эффективным является использование черенковского или переходного механизмов излучения движущихся прямолинейно электронных потоков [1]. С точки зрения освоения миллиметрового и суб миллиметрового диапазонов длин волн наибольший интерес представляют пучки с криволинейными периодическими траекториями, где энергообмен между электронным потоком и электромагнитным полем возможен в электродинамических системах, не содержащих малые по сравнению с длиной волны элементы. Среди слаборелятивистских систем с энергиями электронов менее 100 кэВ наиболее перспективными в данном диапазоне оказались мазеры на циклотронном резонансе (МЦР), принцип действия которых основан на индуцированном излучении ансамбля классических электронных осцилляторов, помещенных в резонансное статическое однородное магнитное поле В0 [2, 3]. В таком поле электронные осцилляторы образуют пучок с винтовыми электронными траекториями - так называемый винтовой электронный пучок (ВЭП) [4].
Одним из наиболее широко используемых СВЧ генераторов такого типа является гиротрон [5-11]. Формирование ВЭП в гиротронах производится, как правило, в адиабатических магнетронно-инжекторных пушках (МИП - рис.1) [12]. В то время,

г=сот1, спиральные цилиндры р-соггИ, круговые конусы 0=соп81 для решений I - V соответственно. Вектор V в первом столбце таблицы содержит составляющие и , V, из которых и ортогональна эмиттирующей поверхности, а V направлена по касательной к ней. В силу принимаемой далее трансляционной (8/дг—0) или аксиальной (д/д\1=0) симметрии третья компонента вектора скорости равна нулю.
При решении задач синтеза рассматриваемых потоков была применена описанная выше программа, ламинарность синтезированных пучков проверялась каждый раз визуально при построении электронных траекторий, выходящих из противоположных краев эмиттера. Однозначность нахождения потенциалов определялась по отсутствию самопересечений на линиях конформного пребразования, причем в областях ламинарности всех приведенных ниже безмагнитных систем неоднозначности не наблюдалось (аналогично пушке Пирса на рис.1.3).
I. Электростатический поток с плоского катода у=сош!;.
Данный слушай характеризуется возможностью достижения большой компрессии пучка. Уравнения внутренней задачи в декартовой системе координат имеют вид:
Х = У ; у = и ;
Ёх =2а(Еуи + Еху) ;
Ёу = 2«уЕу +£ I - 2огиЕх ;
(Р = ЕхУ + Еуи ; (1.13)
у = «и2 ; и = Е - а V и ;