Транспортировка низковольтного ленточного винтового электронного пучка для конфокального гиротрона с импульсной магнитной системой

Abstract

Гіротрони з відкритими резонаторами, що складаються з двох конфокального циліндричних дзеркал, є перспективними джерелами електромагнітного випромінювання субміліметрового діапазону завдяки достатнім рівнями вихідної потужності, стабільності частоти і можливості перебудови робочої частоти в широких межах, що необхідно для великого числа наукових і практичних додатків. У даній роботі для ефективного збудження коливань електродинамічної системи конфокального МЦР-гіротрона в 4-х міліметровому діапазоні довжин хвиль запропоновано використовувати стрічковий гвинтовий електронний пучок, що формується планарної магнетронно-інжекторною гарматою в адіабатично зростаючому магнітному полі з величиною порядка 3 Тл в області резонатора. В роботі запропонована імпульсна магнітна система, яка створює магнітне поле з високим ступенем однорідності в області резонатора і поле з оптимальним розподілом для адіабатичного введення пучка. В результаті траєкторного аналізу показана можливість формування стрічкового гвинтового електронного пучка з високою величиною пітч-фактора і низькими розкидами швидкостей і енергій електронів.

Гиротроны с открытыми резонаторами, состоящими из двух конфокальных цилиндрических зеркал, являются перспективными источниками электромагнитного излучения субмиллиметрового диапазона благодаря достаточным уровням выходной мощности, стабильности частоты и возможности перестройки рабочей частоты в широких пределах, что необходимо для большого числа научных и практических приложений. В данной работе для эффективного возбуждения колебаний электродинамической системы конфокального МЦР-гиротрона в 4-х миллиметровом диапазоне длин волн предложено использовать ленточный винтовой электронный пучок, формируемый планарной магнетронно-инжекторной пушкой в адиабатически нарастающем магнитном поле с величиной порядка 3 Тл в области резонатора. В работе предложена импульсная магнитная система, которая создает магнитное поле с высокой степенью однородности в области резонатора и поле с оптимальным распределением для адиабатического ввода пучка. В результате траекторного анализа показана возможность формирования ленточного винтового электронного пучка с высокой величиной питч-фактора и низкими разбросами скоростей и энергий электронов.

Gyrotrons with opened cavities which consist of two confocal cylindrical mirrors are promising sources of electromagnetic radiation in submillimeter range because of a sufficient level of output power, frequency stability and the possibility of tuning the operating frequency over a wide range. It is necessary for a large number of scientific and practical applications. In this paper for efficiently excite oscillations of the electrodynamic system of a confocal CRM-gyrotron in 4-millimeter wavelength range we propose to use a sheet helical electron beam formed by the planar magnetron injection gun in an adiabatically increasing magnetic field of the order of 3 T in the cavity region. In the paper we offer the pulsed magnetic system which creates a magnetic field with a high degree of uniformity in the cavity region and the field with optimal distribution for adiabatic input of electron beam. The possibility of forming a helical sheet of an electron beam with a high value of the pitch-factor and low-velocity and electron energies spread was shown as a result of the trajectory analysis.