Многорезонаторный мезер на циклотронном резонансе

ц 11 2 УЗОО 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Са з Савстскик(51) М. Кл. Н 01 з 106Н О 1) 25/10 с присоединением заявки М Гасударственный комитетСовета Министров СССРло делам изобретенийи открытий(088.8) Дата опубликования описания 10.11.75(54) МНОГОРЕЗОНЛТОРНЫЙ МАЗЕР НА ЦИКЛОТРОННОМ РЕЗОНАНСЕИзобретение относится к электрош 1 ым приборам сверхвысокочастотного диапазона,В настоящее время в качестве мощных усилителей дециметрового и сантиметрового диапазонов длин волн широко используются двухи мцогорезоцаторцые клистро 1,ы. Однако создание мощных клистронов миллиметрового и тем более субмиллиметрового диапазона затруднено, так как с уменьшением пространства взаимодействия прц укорочении рабочей длины ограничивается ток пучка, уменьшается допустимое высокочастотное напряжение, увеличиваются ВЧ-потери и т. д.Целью изобретения является увеличение поперечного сечения и длины пространства взаимодействия при повышеции раоочей частоты.Для этого в предложенном двух- или многорезоцаторном клистроце источником электронов является электронная пушка, создающая поток электронов, движущихся по винтовым траекториям в постоянном магнитном поле, напряженность которого выбирается таким образом, чтобы частота вращения электронов (циклотронцая частота) или одна из ее гармоник была близка собственным частотам резонаторов и рабочей частоте усилителя,Такой поток эффективно взаимодействует на циклотронной частоте и ее гармониках с высокочастотным электромагнитным полем произвольной структуры, причем время взаимодействия (обеспечивающее высокую эффективность) це ограничивается так жс жестко,как при прямолинейных траекториях электронов: оно может быть во много раз больше пе 5 риода высокочастотных колебаний, Ццклотронная частота электронов завцсцт от скорости, что используется в мазерах на ццклотронцом резонансе (МЦР).Особенности взаимодействия винтовых элек 10 тронных пучков с высокочастотным электромагнитным полем позволяют выполнить пространство взаимодействия ЧЦР-клцстроца достаточно большим и устранить таким образомтрудности, препятствующие создаццю мощных15 усилителей клистроццого типа в миллиметровом и субмцллцметровом диапазонах длинволн.На чертеже схематически цзооражен предложенный двухрезонаторцый клцстроц.20 МЦР-клистрон содержит электронную пушку с анодом 1 ц катодом 2, имеющим неширокую эмиттирующую поверхность 3, котораятак же, как коллектор 4 электронов, вынесеназа пределы однородного магцит 11 ого поля, со 25 здаваемого соленоидом 5. В области однородного магнитного поля расположены входной би выходной 7 резонаторы, связанные с входным и выходным трактами посредством волноводов 8 и 9, а тапке пространство дрсй 30 фа 10,аказ 2580/1ЦНИИПИ Г Изд.1719дарственного комитетапо делам изобретений1 осква, )1(-35, Раушска Тираж 833Совета Мииистоткрытийнаб., д. 4,5 ПодппснсССР ипография, пр. Сапунова Электронный к. и. д. МЦР-клистрона (вычисленный по отношению к мощности, соответствующей вращательному движепио электронов) может достигать тех же значений, что и у клистронов с прямолинейным пучком,Величина угла пролета в МЦР-клистроне характеризуется величиной 0= (со - псов) /У где оз - частота усиливаемого сигнала, соп - циклотронная частота электрона, и - целое число, 1, - длина резонаторов или участка дрейфа, 1 и - скорость поступательного движения электронов. За счет резонанса (со - пап) угол пролета в резонаторах может быть достаточно малым даже при большой длине резонаторов. Кроме того, в случае со=псов фаза сгустков электронов, образующихся в пространстве дрейфа, не зависит от продольной координаты, Благодаря этому МЦР-клистрон малочувствителен к разбросу поступательных скоростей электронов, что является также преимуществом прибора ввиду трудности формирования мощных пучков с большим отношением скорости вращательного и поступательного движения электронов и малым разбросом поступательных скоростей.Существенно также, что эффективная работа МЦР-клистропа возможна и при взаимодействии пучка с поперечным высокочастотным электрическим полем резонаторов,Предмет изобретения Многорезонаторный мазер па циклотронномрезонансе - усилитель высокочастотных элек 5 тромагнитных колебаний, представляющий собой двух- (или много-) резонаторный клистрон и содержащий источник электронов, резонаторы, разделенныс участками дрейфа,входной и выходной волноводы и соленоид1 О для создания магнитного поля, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения поперечного сечения и длины пространства взаимодействия при повышении рабочей частоты,в качестве источника электронов установлена15 электронная пушка, создающая поток электронов, движущихся в магнитном поле по винтовым траекториям, причем частота вращенияэлектронов (циклотронная частота) илп еегармоника равна частоте усиливаемого сиг 29 нала,