WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

чивать рабочий питч-фактор частиц выше gmax = 1.2.

Расчет показывает, что модифицированная ЭОС должна Дальнейшее увеличение напряжения на кикере привопозволить сформировать приемлемый пучок для ГБО с дит к тому, что слишком большая часть электронов, частотой 375 GHz.

поперечная скорость которых в процессе последующей адиабатической компрессии достигает величины полной скорости, отражается от магнитной пробки. При наЭкспериментальные результаты пряжении на кикере, соответствующем среднему питчфактору g = 1.15, когда число отраженных электронов Модифицированная ЭОС была исследована предварисоставляет около 1%, относительный разброс попереч- тельно в слаботочном режиме, позволяющем наблюдать ных скоростей частиц (среднеквадратичное отклонение) поперечное сечение пучка по свечению люминофора, составляет 11.5%. При этом относительная ширина нанесенного на кварцевую мишень. В этом режиме функции распределения поперечных скоростей по осно- потенциал и магнитное поле были уменьшены в 2 и ванию составляет около 50% (рис. 4), что находится в в 21/2 раза соответственно по сравнению с рабочими значениями. При этом в отличие от обычного моделирования электронный ток был уменьшен не в 23/2 раза, а до очень малой величины порядка миллиампера, обеспечивающей светимость люминофора. Это связано с тем, что при большей величине тока люминофор не выдерживает тепловой нагрузки. Указанный выше небольшой коэффициент моделирования 2 выбран потому, что его увеличение приводило бы к слишком малой величине магнитного поля на катоде, сравнимой с полем Земли.

Сравнительные расчеты траекторий электронов в слаботочном (без пространственного заряда) (рис. 2,b) и рабочем (с током 3 A) (рис. 2,a) режимах показали существенное различие в поперечной скорости частиц перед кикером и в разбросе скоростей после кикера. При этом средние поперечные скорости частиц при раскачке пучка в кикере для обоих режимов достаточно близки.

Поэтому слаботочный режим мог использоваться как для юстировки пучка, так и для оценки поперечной скорости при разных энергиях частиц.

При исследовании пучка мишень с люминофором Рис. 3. Расчет раскачки пучка в кикере: питч-фактор g, устанавливалась на расстоянии 40 mm от центра кикера.

разброс поперечных скоростей Vt и количество частиц, отПитч-фактор определялся по размеру следа (рис. 5).

раженных магнитной пробкой R в зависимости от напряжения на кикере. Пересчет измеренных в слаботочном режиме величин Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. 80 В.Л. Братман, Ю.К. Калынов, В.Н. Мануилов, С.В. Самсонов гармонике. В то же время наблюдалась устойчивая генерация моды TE2,5 на 2-й гармонике с частотой 223 GHz, выходной мощностью излучения 45 kW и с эффективностью 6%. Детальное сравнение выходных характеристик ГБО с вычислениями показало, что электронный пучок имел, по-видимому, довольно большой разброс поперечных скоростей (до 60%) и смещение от оси около 0.2 mm. Для достижения устойчивой генерации на 3-й гармонике предполагается улучшить юстировку электронного пучка и, возможно, перейти на рабочую моду с более низким радиальным индексом.

Заключение Модифицированная ЭОС формирует электронный пучок с параметрами 250 keV/4 A/10 µ при высокой степени компрессии пучка (4400 раз). Применение такого Рис. 5. След винтового пучка на мишени с люминофором пучка в ГБО позволило получить устойчивую генерацию (диаметр темной внутренней окружности 1.5 mm).

на 2-й циклотронной гармонике с частотой 223 GHz, выходной мощностью 45 kW и эффективностью 6%. Согласно расчетам, полученный электронный пучок может также обеспечивать работу ГБО на 3-й циклотронной гармонике с частотой 375 GHz.

Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (гранты № 03-02-17064 и 02-0217105).

Авторы благодарны Ю.А. Дрягину и Л.М. Кукину за помощь в измерении частоты излучения, а также М.А. Моисееву за полезную дискуссию.

Список литературы [1] Зайцев Н.И., Панкратова Т.Б., Петелин М.И. идр. // РиЭ.

Рис. 6. Сравнение результатов измерений в моделирующем 1974. Т. 19. № 5. С. 1056–1060.

режиме и расчета питч-фактора электронов в зависимости от [2] Лучинин А.Г., Малыгин О.В., Нусинович Г.С., Флянапряжения на кикере.

гин В.А. // ЖТФ. 1983. Т. 53. Вып. 8. С. 1629–1632.

[3] Spira-Hakkarainen S., Kreischer K.E., Temkin R.J. // IEEE Trans. Plasma Sci. 1990. Vol. 18. N 3. P. 334–342.

[4] Hornstein M.K., Bajaj V.S., Griffin R.G. et al. // Digest of на рабочий режим с параметрами 250 keV/6.6 T и разthe Joint 29th Intern. Conf. on Infrared and Millimeter Waves личными значениями тока кикера удовлетворительно and 12th Intern. Conf. on Terahertz Electronics. Karlsruhe совпадает с расчетами, выполненными для рабочего (Germany), 2004. P. 147–148.

режима (рис. 6).

[5] Idehara T. et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. 1999. Vol. 27.

Согласно полученным в рабочем режиме при разN2. P. 340–354.

ных температурах эмиттера вольт-амперным характери- [6] Elias L.R., Ramian G., Hu J., Amir A. // Phys. Rev. Lett. 1986.

Vol. 57. P. 424–427.

стикам ЭОС, максимальный ток пучка превысил 4 A.

[7] Cherkassky V.S., Knyazev B.A., Kubarev V.V. et al. // Digest of Таким образом, в прямолинейном пучке в области the Joint 29th Intern. Conf. on Infrared and Millimeter Waves резонатора максимальная плотность тока составила окоand 12th Intern. Conf. on Terahertz Electronics. Karlsruhe ло 25 kA/cm2 и соответственно в пучке с питч-факто(Germany), 2004. P. 567–568.

ром 1.0 — около 2.3 kA/cm2.

[8] Lawson W., Destler W.W., Striffler C.D. // IEEE Trans.

В эксперименте с возбуждением резонатора ГБО Plasma Sci. 1985. Vol. 13. N 6. P. 444–453.

полученным винтовым пучком излучение паразитной [9] Bratman V.L., Fedotov A.E., Kalynov Yu.K. et al. // IEEE моды на фундаментальном циклотронном резонаторе Trans. Plasma Sci. 1999. Vol. 27. N 2. P. 456–461.

затрудняло устойчивое возбуждение рабочей моды с вы- [10] Братман В.Л., Калынов Ю.К., Мануилов В.Н. идр. // РиЭ.

соким радиальным индексом TE3,8 на 3-й циклотронной 2001. Т. 46. № 6. С. 744–751.

Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. Электронно-оптическая система гиротрона с большой орбитой [11] Idehara T., Ogawa I., Mitsudo S. et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2004. Vol. 32. N 3. P. 903–909.

[12] Антаков И.И., Гапонов А.В., Юлпатов В.К. // Вопросы радиоэлектроники. Сер. 1. Электроника. 1965. № 12. С. 33.

[13] Петелин М.И. // Гиротрон. Горький: ИПФ АН СССР, 1981. С. 5–25.

[14] Юлпатов В.К. // Там же. С. 26–40.

[15] McDermott D.B., Luhmann N.C., Kupiszewski A., jr., Jory H.R. // Phys. Fluids. 1983. Vol. 26. P. 1936–1941.

[16] Nusinovich G.S. // Int. J. Electronics. 1992. Vol. 72. N 5, 6.

P. 959–967.

[17] Братман В.Л., Калынов Ю.К., Федотов А.Э. // ЖТФ.

1998. Т. 68. Вып. 10. С. 91–98.

[18] McDermott D.B., Luhmann N.C., Kupiszewski A., jr., Jory H.R. // Intern. J. Infrared and Millimeter Waves. 1983.

Vol. 4. N 4. P. 639–663.

[19] Chu K.R., Furuno D.S., Luhmann N.C. et al. // IEEE Trans.

Plasma Sci. 1985. Vol. 13. N 6. P. 435–443.

[20] Nezhevenko O.A., Yakovlev V.P., Gold S.H. et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2002. Vol. 30. N 3. P. 1220–1230.

[21] Bratman V.L., Denisov G.G., Fedotov A.E. et al. // Proc. 6th Workshop on High Energy Density and Higher Power RF.

Berkley Springs. West Virginia, 2003. P. 339–348.

[22] Мануилов В.Н., Цимринг Ш.Е. // Изв. вузов. Радиофизика.

1981. Т. 24. № 4. С. 491–497.

[23] Братман В.Л., Мануилов В.Н., Самсонов С.В. // ЖТФ.

1996. Т. 66. Вып. 8. С. 190–194.

6 Журнал технической физики, 2005, том 75, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.