Радиационная неустойчивость в расщепленном резонаторе

  • Илья Викторович Мороз Институт ядерных проблем Белорусского государственного университета, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-2980-7364
  • Анатолий Анатольевич Ровба Институт ядерных проблем Белорусского государственного университета, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2019-3-22-30

Аннотация

Рассмотрено взаимодействие электронного пучка с электромагнитным полем расщепленного резонатора, который состоит из полого цилиндрического резонатора и проводящей сетки, разделяющей его на связанные секции. В приближении малого сигнала с учетом объемного заряда пучка для несимметричного резонатора получено выражение удельных потерь энергии электрона, проходящего через систему. В рамках выбранного приближения показано, что резонатор с равными по длине секциями обеспечивает бóльшую эффективность передачи энергии от пучка заряженных частиц к электромагнитному полю по сравнению с несимметричной конфигурацией системы. Установлено, что взаимодействие электрона с объемным зарядом в расщепленном резонаторе приводит к росту радиационной неустойчивости пучка при увеличении его плотности. Изучен эффект модуляции тока электронного пучка, проходящего через систему. Показано, что увеличение размера резонатора вызывает возрастание амплитуды переменной составляющей тока пучка на выходе из системы. Увеличение плотности тока пучка, входящего в область взаимодействия, также приводит к росту эффективности модуляции. Рассмотрена возможность повышения амплитуды модулированного тока в системе с неравными секциями.

Биографии авторов

Илья Викторович Мороз, Институт ядерных проблем Белорусского государственного университета, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь

младший научный сотрудник лаборатории сильноточной электроники

Анатолий Анатольевич Ровба, Институт ядерных проблем Белорусского государственного университета, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук; старший научный сотрудник лаборатории сильноточной электроники

Литература

  1. Marder BM, Clark MC, Bacon LD, Hoffman JM, Lemke RW, Coleman PD. The split-cavity oscillator: a high-power E-beam modulator and microwave source. IEEE Transactions on Plasma Science. 1992;20(3):312–331. DOI: 10.1109/27.142833.
  2. Baryshevsky VG. Relativistic split-cavity oscillator. arXiv:1402.3403 [Preprint]. 2014 [cited 2019 March 12]. Available from: https://arxiv.org/abs/1402.3403.
  3. Lemke RW, Collins Clark M, Marder BM. Theoretical and experimental investigation of a method for increasing the output power of a microwave tube based on the split-cavity oscillator. Journal of Applied Physics. 1994;75(10):5423–5432. DOI: 10.1063/ 1.355698.
  4. Jun-Tao H, Hui-Huang Z, Bao-Liang Q, Yong-Gui L. A new method for increasing output power of a three-cavity transit time oscillator. Chinese Physics Letters. 2004;21(7):1302–1305. DOI: 10.1088/0256-307X/21/7/033.
  5. Joaquim J Barroso, Joaquim Paulino Leite Neto. Coupled circular cavities for transit-time microwave tubes. IEEE Transactions on Plasma Science. 2010;38(6):1385–1390. DOI: 10.1109/TPS.2009.2038384.
  6. Joaquim J Barroso. Electron bunching in split-cavity monotrons. IEEE Transactions on Plasma Science. 2009;56(9):2150 –2154. DOI: 10.1109/TED.2009.2026323.
  7. Sotnikov GV, Tkach YuV, Scherbina SL. Eigen frequencies and field structure of axially symmetric split-cavities. Electromagnetic Phenomena. 2008;8(1–19):46 – 61.
  8. Yun-Jian Z, Qiao-Sheng MA, Xiong L. Study of a compact external magnetic field radial split-cavity oscillator. Chinese Physics C. 2011;35(4):381–386. DOI: 10.1088/1674-1137/35/4/011.
  9. Zhikai F, Qingxiang L, Daibing C, Jie T, Haijing Z. Theoretical and experimental researches on C-band three-cavity transit-time effect oscillator. Science in China. Series G. Physics Mechanics and Astronomy. 2004;47(3):310 –329. DOI: 10.1360/02yw0316.
  10. Billen JH, Young LM. Poisson Superfish, LA-UR-96-1834.
Опубликован
2019-10-03
Ключевые слова: модуляция электронного пучка, радиационная неустойчивость пучка, объемный заряд, сверхвысокочастотное излучение, расщепленный резонатор
Поддерживающие организации Авторы выражают благодарность доктору физико-математических наук, профессору Владимиру Григорьевичу Барышевскому за постановку задачи, многочисленные обсуждения и ценные замечания.
Как цитировать
Мороз, И. В., & Ровба, А. А. (2019). Радиационная неустойчивость в расщепленном резонаторе. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 3, 22-30. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2019-3-22-30
Выпуск
№ 3 (2019): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Физика электромагнитных явлений

Copyright (c) 2019 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).