Магникон

(19) ) А ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ающийс я азвертки соный резона- овие 2 - в, е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 4294828/21(71) Институт ядерной физики СО АН СССР(56) Кураев А.А, К расчету усилителя на релятивистском электронном потоке с магнитным модулятором. - Р и Э; 1982, Т. ХХЧП, М6, с,1232.Белов А.НКарлинер М.М., КозыревЕ,В, Магникон - новый СВЧ-генератор дляускорителей. - В кн.: Аннотации докладов.Международная конференция по ускорителям частиц высоких энергий. Новосибирск,1986, с,192,(54)(57) 1, МАГНИКОН, содержащий сооснорасположенные источник ускоренных электродов. электродинамическую систему с отверстиями для пролета электронов,включающую устройства круговой развертки и отбора энергии, коллектор и устройстводля создания продольного магнитного поляв области электродинамической системы, о тл ичающийсятем,что,с цельюувеличениямощности и КПД, в качестве устройства для.создания продольного магнитного поля использовано устройство для создания однородного продольного магнитного поля, аэлектродинамическая система содержит покрайней мере систему типа цепочки связанных резонаторов с бегущей по азимуту вол-ной Е 110 или Е 210 типов,Изобретение относится к мощным электровакуумным приборам СВЧ и может быть использовано для получения больших сред 2. Магникон поп,1, отл ичем, что устройство круговойержит входной и промежутооры, при этом выполнено услВ 2 где В - индукция однородного продо омагнитного поля, Тл;и - круговая частота колебаний в резонаторах, рад/с;е,е - заряд и масса электрона, Кл, кг,3. Магникон по пп,1 и 2; о т л и ч а ю щ ий с я тем, что устройство отбора энергии выполнено в виде цепочки связанных резонаторов с бегущей по азимуту волной Е 110или Е 210 типов,4, Магникон по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что промежуточный резонатор выполнен в виде цепочки связанныхрезонаторов с бегущей по азимуту волной Е110, а устройство отбора энергии выполненов виде цилиндрического резонатора с бегущей по азимуту волной Е 210 с частотой,равной удвоенной частоте входного сигнала,5. Магникон поп.1,отл ича ющийсятем, что, с целью обеспечения режима генерации и упрощения конструкции, устройствакруговой развертки и отбора энергии выполнены в виде единой системы типа цепочкисвязанных резонаторов с бегущей по азимуту волной Е 110 типа, при этом выполненоусловие них и импульсных уровней мощности вциметровом и сантиметровом диапазодлин волн при высоком КПД.Целью изобретения является увеличение высокочастотной мощности и повышение рабочей частоты магникона.На фиг,1 и 2 показаны конструктивные схемы магниконов,Магникон содержит источник 1 ускоренных электронов, электродинамическую систему, включающую устройство круговой развертки, состоящей из резонатора 2 развертки и пассивного резонатора 3, и выходное устройство отбора энергии с шайбами 5 и диафрагмами 6, выводы энергии 7, устройство для создания продольного магнитного поля - соленоид 8, питаемый источником 9 тока, коллектор 10,Устройство круговой развертки связано с продольным магнитным полем соотношениемВ =2 - в,П 3егде В - индукция продольного магнитного поля, Тл; .о) - круговая частота колебаний в резонаторах, рад 0е,в - заряд и масса электрона. Кл, кг.Устройство работает следующим образом,Электронный пучок, сформированный и ускоренный в источнике 1, отклоняется системой круговой развертки. Электроны пучка на выходе пассивного резонатора 3 имеют поперечнуюскорость, сравнимую с их полной скоростью,. и далее, двигаясь по винтовой траектории, параметры которой определяются величиной постоянного поля и составляющими полной скорости, попадают в выходной резонатор. Выходное устройство отбора энергии представляет резонансную структуру в виде цепочки связанных резонаторов, образованных шайбами и диафрагмами, расстояние между которыми равно примерно фЛ/2, гдеЧпфР -- отношение продольной составлясющей скорости электронов к скорости света; Х - рабочая длина волны, Поперечные размеры выбраны так, что в каждом резонаторе возбуждается бегущая по азимуту волна с поперечной магнитной составляющей (т.е. распределения в области движения частиц соответствует распределению Е 110 типа), фаза которой отличается от фазы волны в соседнем резонаторе на й . В таком выходном устройстве за счет "переключения" фазы в соседних резонаторах (ячейках) осуществляется синхронное длительное взаимодействие, поперечная скорость частиц уменьшается и их движение представляет спираль уменьшающегося диаметра, После50 55 5 10 15 20 25 30 35 40 45 торможения в выходном резонаторе электроны попадают в коллектор 10. СВЧ-мощность выходного резонатора выводится с помощью вывода энергии 7 (направленного ответвителя). Для облегчения работы выводных устройство их может быть несколько.Этот же принцип работы прибора (т.е, полное манитное сопровождение) может быть реализован, если выходной резонатор выполнить в виде одиночного резонатора, имеющего размеры, необходимые для возбуждения в нем колебаний типа Е 210 нэ частоте в два раза выше, чем частота развертки. Синхронное воздействие электронов с электромагнитной волной в таком резонаторе при том же поле сопровождения достигается в режиме удвоения частоты, тэк кэк "переключение" фазы в нужный момент времени осуществляется за счет квадрупольного азимутального распределения полей.Получение высокого КПД в магниконе требует отклонения частиц на угол, близкий к 90 О, Получение таких углов отклонения сопряжено с необходимостью получения больших полей в пассивном резонаторе(последнем по ходу пучка), тэк кэк именно в нем происходит отклонение нэ большие углы, По этой причине, в основном, уменьшаются мощность и КПД при стремлении увеличить рабочую частоту прибора. 3 нэчител ьно и родвинуться в сторону высоких частот (3-30 ГГц) позволят применение в качестве пассивного резонатора цепочки одинаковых связанных резонаторов, имеющих размеры, необходимые для возбуждения в них бегущей по азимуту волны, с распределением типа Е 110 и фазовой скоростью вдоль цепочки резонаторов, близкой к продольной составляющей скорости электронов. В такой отклоняющей структуре амплитуды полей в резонэторных ячейках практически равны, э фазы в соседних могут отличаться нэ л, Поэтому в таком пассивном резонаторе электроны в каждой ячейке отклоняются на Ьа,йЬа =-,Пгде й - полное отклонение (отклонение навыходе из пассивного резонатора):и - количество ячеек а структуре.Возможны различные модификациипредлагаемых приборов, например мэгникон, в котором пассивный и выходной резонаторы представляют цепочки связанныхрезонаторов. помещенных в соленоид, который может быть и секционированным, выходной резонатор может иметь один илинесколько выводов энергии,Предлагаемые магниконы могут быть использованы для ВЧ-питания ускоряющих резонаторов накопительных колец, сильно- точных ускорителей и других потребителей непрерывной СВЧ-мощности или импульсной, Аналитические и численные расчеты электронно-оптического тракта и взаимодействие электронов пучка с электромагнитными полями показали возможность получения 5 МВт в непрерывном режиме при высоком КПД в диапазоне длин волн вплоть до 10-20 см, импульсной мощности до 500 - 1000 МВт в диапазоне длин волн 3 - 5 см, Высокие параметры обеспечиваются полным магнитным сопровождением и "рас пределенным" взаимодействием при развертке пучка, Это дает возможность, во-первых, увеличить ток прибора, а во-вторых, существенно уменьшает направленность электрического поля, а 10 следовательно, и удельные тепловые нагрузки в пассивном резонаторе.