Координаторы: д-р физ.-мат. наук Окс Е. М., д-р физ.-мат. наук Ростов В.В.,
д-р техн. наук Коваль Н. Н. (СО РАН), д-р физ.-мат. наук Яландин М. М.,
д-р техн. наук Гаврилов Н. В. (УрО РАН)
Исполнители: ИСЭ СО РАН, ИЭФ УрО РАН
Исследования проводились в двух направлениях.
(А) Проведенные теоретические исследования впервые показали возможность генерации первого пика нестационарной лампы обратной волны (режим сверхизлучения) с импульсной мощностью, превышающей мощность электронного потока. Повышение коэффициента конверсии мощности обеспечивается в случае нерегулярного профиля продольного распределения связи и подавления эффекта расплывания пакета в замедляющей системе с дисперсией групповой скорости.
Разработана и испытана релятивистская лампа обратной волны 8-миллиметрового диапазона волн, генерирующая стабильные СВЧ-импульсы с длительностью около 200 пс и мощностью 250 МВт в пакетах продолжительностью 1 с и частотой повторения 1…3,5 кГц. Электронный пучок (270 кВ, 2 кА, 1 нс) инжектировался сильноточным ускорителем на основе высоковольтного генератора с индуктивным накопителем энергии, полупроводниковым прерывателем тока и обостряющим водородным разрядником. Фокусирующее пучок магнитное поле с индукцией 2 Тл обеспечивалось охлаждаемым соленоидом со специальным стабилизированным источником тока.
Указанные физические установки использовали катоды, функционирующие в режиме взрывной электронной эмиссии. К сожалению, последний эксперимент, как и более ранние, высветил проблему возрастания задержки взрывной эмиссии в импульсно-периодическом режиме работы (рис. 1). Именно данный эффект, на наш взгляд, приводил к постепенному снижению длительности генерируемых СВЧ-импульсов после 104—105 импульсов (рис. 2), а затем и пиковой мощности. Данный эффект требует проведения дополнительных исследований для обеспечения долговременной стабильности генерируемых СВЧ-импульсов.
 |
Рис. 1. Ток электронного пучка, зарегистрированный стробоскопическим осциллографом при частоте повторения импульсов 1 кГц (512 отсчетов), в начале и после 4×104 импульсов. Fig. 1. Waveforms of electron beam current as recorded by stroboscopic oscilloscope at a pulse repetition rate of 1 kHz (512 samples) at the beginning of the series and after 4×104 pulses. |
 |
Рис. 2. Стробоскопическое отображение сигнала с микроволнового детектора при частоте повторения импульсов 1 кГц в начале и после 4×104 импульсов. Fig. 2. Stroboscopic image of the microwave detector signal at a pulse repetition rate of 1 kHz at the beginning of the series and after 4×104 pulses (time scale: 0.5 ns/div). |
(В) На основании результатов предшествующих экспериментов разработана концепция новой электродной системы для формирования стационарной плазмы дугового разряда, обеспечивающая уникальную совокупность параметров, которые реализованы в трех установках для решения практических задач. В результате исследований выявлены условия зажигания и стационарного горения особой формы самостоятельного дугового разряда низкого давления, возбуждаемого в электродной системе с цилиндрическим холодным полым катодом, помещенным в продольное магнитное поле, и полым анодом. Инжектируемые пятном и ускоренные в прикатодном слое электроны эффективно ионизуют рабочий газ (аргон, азот, кислород и т.д.), напускаемый в катодную полость. Это обеспечивает устойчивое зажигание и горение в стационарном режиме дугового разряда при давлении 1—10–2 Па с током до 200 А.
Исследованы процессы генерации объемной плазмы в тлеющем разряде с внешней инжекцией электронов. Полученные результаты позволяют разрабатывать источники электронов с плотностью тока порядка 200 А/см2 в различных неизвестных ранее конфигурациях горения стационарной или квазистационарной дуговой плазмы. Подобные источники электронов с не накаливаемыми катодами представляют большой интерес для решения ряда задач релятивистской высокочастотной электроники. Особенно такие задачи актуальны в связи потребностью в повышении ресурса мощных СВЧ-источников вплоть до 109 импульсов и выше.
Список основных публикаций
 Оглавление |
Далее 
|