Релятивистский свч-генератор

Соизэ СоеетскнкСоцналнстнческнхРеслублнк Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ц 881895(22) Звявле о 21,04,80 (21) 2917155/18-21с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 151181 Бюллетень йо 42Дата опубликования описания 15. 11.81 151 М. Кл.з Н 01 Ю 25/50 Государстаеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(71) Заявитель Научно-исследовательский институт ядерной физикипри Томском политехническом институте им. С,М,Кирова(54) РЕЛЯТИВИСТСКИЙ СВЧ ГЕНЕРАТОРИзобретение относится к технике ВСЧ и может быть использовано для генерации интенсивного СВЧ излучения с длинами волн миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов.Известно устройство для получения СВЧ излучения миллиметрового диапазона, содержащее сильноточный ускори" тель, основанное на рассеянии длинноволнового излучения на релятивистском пучке электронов в более коротковолновое излучение. Устройство содержит пушку с магнитной изоляцией для создания потока электронов, источник питания пушки, магнитную систему в виде соленоида для магнитной изоляции пушки и траспортировки электрон" ного потока через круглый волновод служащий пространством взаимодействия электронного пучка и электромагнитной волны, внешний манетрон, соединенный с волноводом трактом СВЧ и являющийся генератором накачки, и источник питания магнетрона (13 .Недостатки данного, устройства - трудность точноЯ синхронизации различных: источников питания магнетрона и электронной пушки, малая интенсивность генератора накачки, так как,импульсная мощность классических магнетронов не превышает десятка мегаватт, что в результате ограничивает коэффициент полезного действия устройстваБлижайшим к изобретению техническим решением является релятивистский СВЧ генератор, содержащий источник электронов, волновод, образующий пространство взаимодействия, объе диненный с ним в одной вакуумной оболочке генератор накачки, магнитную систему вывода энергии. В качестве .генератора накачки использован карсинотрон, подключенный к концу волновода, обращенному к выводу энергии. Пучок электронов, инжектируемый пушкой с магнитной изоляцией, распространяется через волновод (пространство взаимодействия) .и карсинотрон. Излучение, генерируемой карсинотроном, распространяется навстречу электронному т 1 отоку в круглый водновод, Рассеянное электромагное.излучение миллиметрового диапазона проходит через карсинотрон и излучается в свободное пространство через рупор для вывода СВЧ излучения (2.Недостатком данного устройства является снижение КПД из-за укороченияимпульса рассеянного излучения и рас" ширения спектра излучения, так как пучок электронов, проходя волновод, отдает часть своей энергии, в результате чего в карсинотроне генерация прекращается вследствие нарушения ус: ловий резонансного взаимодействия пучка со структурой карсинотрона.Цель изобретения - повышение коэф" ициента полезного действия генератора. 10Поставленная цель достигается тем, что в релятивистском генераторе СВЧ, содержащем источник электронов, образующий пространство взаимодействия, объединенный с ним н одной 5 вакуумной оболочке генератор накачки, магнитную систему и устройство нывода энергии, генератор накачки выполнен в ниде релятивистского магнетрона с катодом, анодом и выводом энер- щ гии с СВЧ трактом, при этом нолновод размещен между торцом магнетрона и устройством вывода энергии генератора, анод является продолжением волновода, катод выступает за торец ано да в волновод и является одновременно источником электронов генератора, а конец СВЧ тракта магнетрона подключен к концу волновода, обращенному к устройству вывода энергии генератора.На чертеже изображено устройство.устройство содержит источник 1 питания и виде двойной формирующей линии сильноточного ускорителя, катод 2, многорезонаторный анодный блок 3 релятивистского магнетрона, магнитную систему 4 устройства, волновод 5, образующий пространство взаимодействия, релятивистский электронный пучок б, рупор 7 для вывода 40 СВЧ энергии, волноводный СВЧ тракт 8 магнетрона.Устройство работает следующим образом.Импульс высокого напряжения от 45 источника 1 питания прикладывается между катодом 2 й анодным блоком 3 магнетрона и волноводом 5, так как последний соединен с анодны блоком 3, находится под одним потенциалом с 50 ним, и создает электрическое поле, перпендикулярное к направлению поля магнитной системы Катод 2 образует с нолноводом 5,электронную пушку, а с анодным блоком 3 - релятивистский 55 магяетрои. Релятивистский магнетрон и электронная щлака с взрывоэмкссион" ным холодным катодом работают одновременно в режиме магнитной изоляции, которая обеспечивается магнитной системой 4. Магнетрон генери; 60 рует СВЧ излученйе высокого уровня мощности 10 ГВтпри 2 10 см), а коэффициент полезного действия релятивистского магнртрона достигает 40.65 Излучение, генерируемое реляти.вистским магнетроном, через волноводный СВЧ тракт 8, соединяющий выход релятивистского магнетрона с входом волновода 5, образующего пространство взаимодействия, поступает в волновод 5 навстречу релятивистскому пучку б. Пучок инжектируется электронной пушкой, а его транспортировка через нолновод обеспечивается соленоидом магнитной системы 4 устройства. Излучение, взаимодействуя с реля тивистским электронным пучком 6, преобразуется в излучение миллиметрового диапазона, которое распространяет-, ся в направлении электронного пучка б и проходит через рупор вывода энергии генератора 7. Рупор является запредельным для излучения, генерируемого магнетроном.Благодаря отсутствию влияния рассеянного излучения на генератор на-качки КПД устройства увеличивается. Кроме того, для создания электронного пучка используется часть электронного потока, создаваемого в простран-, стве взаимодействия магнетрона, обычно бесполезно уходящая в торцы.прибора, и таким образом экономится часть энергии, требуемой для создания электронного пучка. Более высокая интенсивность генератора накачки позволяет существенно увеличить выходную мощность, что повышает также коэффициент полезного действия релятивистского СВЧ генератора, Настоящий релятивистский генератор миллиметрового диапазона позволяет генерировать СВЧ излучения миллиметровых длин волн с более высоким КПД и находит применение в исследованияхпо управляемому термоядерному синтезу, в радиолокациях связи, плазмохимии .и т,д., что имеет важное народнохозяйственное значение.Формула изобретенияРелятивистский СВЧ генератор,содержащий источник электронов, нолновод, образующий пространство взаимодействия, и обЪединенный с ним в одной вакуумной оболочке генератор накачки, магнитную систему и устройство вывода энергии, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД генератора, генератор накачки выполнен в виде релятивистского магнетрона с катодом, анодом и выводом энегрии с СВЧ трактом, при этом волновод размещен между торцом магнетрона и устройством вывода энергии генератора, анод является продолжением волновода, катод выступает за торец анода в нолновод и является одновременно источником электронов генератора, а конец СВЧ тракта магнетрона подключен к концу волновода,.Заказ 1214 ственного к обретений и -35, Раушск филиал ППП Патент г. ужгород, ул., Проектн обращенному к устройству вывода энергии генератораИсточники информации, принятые во внимание при экспертизг1, Равог З.А, апй ВиФ, Ав Раув Бос. 1976, 21, 112. Тираж 787 НИИПИ Госуда по делам и 35, Москва, 2. Жуков П.Г. и др. Возбужденноекомптоновское рассеяние на релятивистском электронном пучке. - Журнал экспериментальной и теоретической фи.зики. 1979, 76, 6, с. 2065 (прото-тип). одписноемитета СССРоткрытийя наб., д. 4/