Двухлучевая электронная пушка мазера на циклотронном резонансе (ее варианты)

(51) ИЯМ П 1.ГМ 305ОТЧЕ" И Ьк электродля форминых пучков лектрии. Полнаятношение а еба от пучка феезон аторе,араметров винпространстве торнаяи сти электрочастности,ую, мощо сильноеодольнаяляющая ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБР ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт прикладной физикиАН СССР и Горьковский государственныйуниверситет им.,Н.И.Лобачевского(56) Авторское свидетельство СССРР 226044, .кл. Н 01 Л 13/02, 1966.Авторское свидетельство СССР9 786677, кл. Н 01,1 23/06, 1979.А.(54) ДВУХЛУЧЕВАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ НУШК ИАЗЕРА НА ЦИКЛОТРОННОМ РЕЗОНАНСЕ (ВАРИАНТЫ)(57) 1., Двухлучевая электронная пушка мазера на циклотронном резо нансе, содержащая коаксиально рас. - положенные аксиально-симметричные анод и катодный узел с двумя эмиттирующими поясками, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обес печения возможности независимого Изобретение относится нике.СВЧ н предназначено рования винтовых электрон в мощных СВЧ приборах-маз циклотронном резонансе,Одними из основных и товых пучков в рабочем мазера являются осцилля поступательная Ч скоро нов, которые зависят, в 80897039 2.управления скоростями. электронов в обоих пучках, катодный узел вьпюлнен с двумя коаксиальншми электродами, между которыми установлен .анод2, Двухлучевая электронная пушка поп 1;отличающаяся тем, что в нее дополнительно введен акси" ально-симметричный анод, установлен иый между. основным анодом и одним из электродов:катодного узла.3. Двухлучевая электронная. пушка для маэера на циклотронном резонансе (вариант ), содержащая коаксиально расположенные аксиально-симметричные анод и катодный узел с двумя эмиттирующими поясками, о т л и - ч а ю щ а я .с я тем, что в нее дополннтельио введен аксиально-симметричный анод, а катодный узел установлен между анодами, при.зтом один эмиттирующий поясок расположен на поверхностп катодногоузла, обращенной к Основному .анОдуэ а дру гой эмиттирующий поясок - на поверхности катодного узла,.-обращенной к дополнительному аноду. от величины напряженности ческого поля в области пуш скорость электронов Ч иопределяют величину ко Ч,ной энергии, передаваемой электромагнитному полю в р и, в конечном счете, выход ность и КПЦ мазера, Особен влияние на КПД;оказывает п скорость электронов, опредвремя взаимодействия электронов сэлектромагнитным полем в резонаторе.Таким образом, возможность эффективного управления поступательной иосцилляторной скоростями электроновв пучке позволяет вывести мазер наоптимальный режим работы.Известна конструкция однолучевойэлектронной пушки, в которой обеспечивается возможность управления Чи 7. .Эта пушка выполнена в видемагнетронного диода и содержит аксиально-симметричные анод и катодныйузел с одним эмиттирующим пояском.Однако возможность использованияэтой пушки для реализации в мазере.электронной селекции ограничена.Известна конструкция пушки, предназначенной для маэера на циклотронном резонансе с электронной селекцией.Эта пушка содержит аксиально-сим-.метричные анод и катодный узел с двумя эмиттирующими поясками.Недостатком пушки является возможность независимого управленияскоростями электронов в обоих пучках,Этот недостаток обусловлен тем,что изменение величины напряженности электрического или магнитногополей для коррекции скоростей элек 30тронов в одном пучке вызывает изменение соответствующих скоростей у второго пучка Полная энергия электронов в обоих пучках определяетсяразностью потенциалов между катодоми резонатором, поэтому в известнойконструкции полная энергия электронов каждого из пучков в рабочем пространстве изменяется одинаково. Использование же двух катодов и двух40анодов для раздельного измененияосцилляторной и продольной скоростейэлектронов при сохранении традицион- гной геометрии каждой пары катоданод настолько увеличивает габаритыпушки, что возможность выведенияпучков на требуемые радиусы в пространстве взаимодействия практически отсутствует.Целью изобретения является обеспечение воэможности независимогоуправления скоростями электронов вобоих пучках,Поставленная цель достигается тем, что в двухлучевую электронную пушку лазера на циклотронном резонансе, содержащую коаксиально расположенные аксиально-симметричные анод и катодный узел с двумя эмиттирующими поясками, катодный узел выполнен с двумя коаксиальными электродами, между которыми ус.тановлен анод.Целесообразно в такую пушку ввести дополнительный аксиально-симметричный анод, установленный между основным анодом и одним из электродов катодного узла.В другом варианте пушки комбинация прямого и обращенного магнетронных диодов реализована тем, что в пушку введен дополнительный аксиально-симметричный анод, а катодный узел установлен между анодами, при этом один эмиттирующий поя" сок расположен на .поверхности катодного узла, обращенной .к основному аноду, а другой эмиттирующий поясок - на поверхности катодного узла, обращенной к дополнительному аноду.На фиг.1 и 2 представлены конструкции пушки согласно первому варианту исполнения; на фиг.З и 4 - второй вариант исполнения пушки.Пушка, изображенная на фиг 1, содержит катодный узел, состоящий из двух электродов 1 и 2 с эмиттирующими поясками 3 и 4 соответственно. Анод 5 установлен между-электродами 1 и 2 катодного узла, В пушке, изображенной на фиг,2, анод состоит из двух коаксиальных электродов 6 и 7, между которыми помещена изолирующая втулка 8, В этой конструкции электроды 2 и 6 и 1 и 7 могут быть подключены к различным источникам напряжения.В пушках, изображенных на фиг.З и 4, анодами являются внешний и внутренний эгтектроды 10 и 9 соответственно, При этом катодный узел помещен между анодами и выполнен либо в виде двух электродов 11 и 12 с эмиттирующими поясками 13 и 14 соответственно (фиг.З), либо в виде одного электрода 15 с эмиттирующими поясками 16 и 17.В каждой конструкции пушки реализована комбинация прямого и обращенного магнетронных диодов, Так, в пушке, изображенной на фиг.1, прямой диод образован внутренней поверхностью анода 5 и электродом 1 катодного узла, а обращенный - внешней поверхностью анода 5 и электродом.2 катодного узла;.в конструкции изображенной на фиг.З, прямой диод897039дом, в рабочем пространстве определяется потенциалом 11 резонатора ипотенциалом И электрода катодного(Р 1узла соответствующего диода;7 2(У -Б )где- удельный заряд электрона.В вариантах пушки, изображенныхна фиг.1-3, имеется возможность независимого изменения потенциалов Уэлектродов катодного узла, что позволяет варьировать как осцилляторнуюЧР, так и полную Ч 1 Р 1 скорости(Нэлектронов каждого пучка. К тому же, о в пушках, изображенных на фиг.2 и 3,обеспечивается возможность раздельного изменения потенциалов 11 анодов, ю- .что расширяет возможности независим мого управления осцилляторной и пол 20 ной скоростями электронов в обоихпучках. В пушке, изображенной нафиг,А, катодный узел наиболее проств изготовлении, однако в ней реализуетсянезависимое управление только25 осцилляторными скоростями электронов. 5образован электродом 10 и электродом 11 катодного узла, а обращенныйэлектродом 9 и электродом 12,Геометрия электродов пушки соответствует требуемому распределениюэлектростатических полей между нимиобеспечивающему расчетные траекторииформируемых электронных пучков.Независимое управление скоростямиэлектронов в каждом из парциальныхпучков, формируемых в пушке, осуществляется изменением потенциалов электродов.Осцилляторная скорость 7 электрнов каждого пучка в рабочем пространстве (резонаторе) мазера определяется потенциалом 1 анода соответствущего магнетронного диода, потенциалоБ соответствующего ему электродакатодного узла, расстоянием Й междукатодом и анодом магнетронного диодаиндукцией В магнитного поля в резоснаторе мазера, отношением е 1. магнитного поля в резонаторе к магнитномуполю в области эмиттирующего пояскаи углом ц наклона магнитной силовойлинии к поверхности эмиттирующегопояска в диоде:Й1(Р) Р, (Иэ/г 30Во(Р)формируемых каждым магнетронным дно Выбор того или иного варианта пушки определяется конструктивными особенностями и.условиями эксплуатации мазера. Так, например, формирование внешнего пучка с помощью обращенного диода фиг.1 и 2 позволяет при прочих равных условиях уменьшить габариты пушки, что важно для мазеров миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн,897039 4 М Редактор Л.Письман Техред М.Ходаиич, Корректор В,КаФ По ГКНТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,ЗакаВНИИПИ 6804 Тираж 694 Государственного комите113035, Москва о иэобретени 35, Раушская ное и открытиям б., д. 4/5