ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ УВЕЛИЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ПЛАЗМЕННОЙ ЧАСТОТЫ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ СЖАТОГО СОСТОЯНИЯ ПУЧКА

В работе проведено численное трехмерное электромагнитное моделирование сжатого состояния релятивистского электронного пучка в двухсекционной системе, состоящей из труб разных диаметров. Исследовано влияние геометрических параметров двухсекционной системы на нелинейную динамику электронного пучка, получены зависимости эффективной плазменной частоты от параметров системы. Из рассчитанных зависимостей можно сделать вывод, что плотность пучка и эффективная плазменная частота могут быть увеличены более чем в 2 раза относительно системы без формирования сжатого состояния.

Скачать полную версию

Литература

1. Трубецков Д.И., Храмов А.Е. Лекции по сверхвысокочастотной электронике для физиков. Т. 1. М.: Физматлит, 2003.

2. Benford J., Swegle J.A., Schamiloglu E. High Power Microwaves. CRC Press, Taylor and Francis, 2007.

3. Дубинов А.Е., Селемир В.Д. Электронные приборы с виртуальным катодом // Радиотехника и электроника. 2002, Т. 47. No 6. С. 575.

4. Дубинов А.Е., Ефимова И.А., Корнилова И.Ю., Сайков С.К., Селемир В.Д., Тараканов В.П. Нелинейная динамика электронных пучков с виртуальным катодом // Физика элементарных частиц и атомного ядра. 2004. Т. 35, вып. 2. С. 462.

5. Диденко А.Н., Красик Я.Е., Перелыгин С.Ф., Фоменко Г.П. Генерация мощного  СВЧ-излучения релятивистским электронным пучком в триодной системе // Письма в ЖТФ. 1979, Т. 5. No 6. С. 321.

6. Трубецков Д.И., Храмов А.Е. Лекции по сверхвысокочастотной электронике для физиков. Т. 2. М.: Физматлит, 2004.

7. Kurkin S.A., Badarin A.A., Koronovskii A.A., Hramov A.E. Higher harmonics generation in relativistic electron beam with virtual cathode // Physics of Plasmas. 2014. Vol. 21, No 9. P. 093105.

8. Kurkin S.A., Hramov A.E., Koronovskii A.A. Microwave radiation power of relativistic electron beam with virtual cathode in the external magnetic field // Applied Physics Letters. 2013. Vol. 103. P. 043507.

9. Калинин Ю.А., Короновский А.А., Храмов А.Е., Егоров Е.Н., Филатов Р.А. Экспериментальное и теоретическое исследование хаотических колебательных явлений в нерелятивистском электронном потоке с виртуальным катодом // Физика плазмы. 2005. Т. 31, No 11. С. 1009.

10. Калинин Ю.А., Храмов А.Е. Экспериментальное и теоретическое исследование влияния распределения электронов по скоростям на хаотические колебания в  электронном потоке в режиме образования виртуального катода // ЖТФ. 2006. T. 76, No 5. С. 25.

11. Hramov A.E., Koronovskii A.A., Kurkin S.A. Numerical study of chaotic oscillations in the electron beam with virtual cathode in the external non-uniform magnetic fields // Applied Physics Letters. 2010, Vol. 374, No 30. P. 3057.

12. Дубинов А.Е., Корнилова И.Ю., Селемир В.Д. Коллективное ускорение ионов в системах с виртуальным катодом // УФН. 2002. Т. 172, No 11. С. 1225.

13. Kurkin S.A., Koronovskii A.A., Hramov A.E. Effect of the electron beam modulation on the sub-THz generation in the vircator with the field-emission cathode // J. Plasma Physics. 2015. Vol. 81. P. 905810320.

14. Krasik Ya.E., Dunaevsky A., Felsteiner J. Plasma sources for high-current electron beam generation // Physics of Plasmas. 2001. Vol. 8, No 5. P. 2466.

15. Shlapakovski A.S., Kweller T., Hadas Y., Krasik Ya.E., Polevin S.D., Kurkan I.K. Effects of different cathode materials on submicrosecond double-gap vircator operation // IEEE Transactions on Plasma Science. 2009. Vol. 37, No 7. P. 1233.

16. Дубинов А.Е., Макаров И.В., Садовой С.А., Сайков С.К., Тараканов В.П. Особенности накопления зарядов в сильноточной электронной ловушке // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37, No 5. С. 81.

17. Ignatov A.M., Tarakanov V.P. Squeezed state of high-current electron beam // Physics of Plasmas. 1994. Vol. 1, No 3. P. 741.

18. Петрик А.Г. О механизме формирования сжатого состояния релятивистского электронного пучка в составной трубе дрейфа // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2014. Т.22, No6. С.35.

19. Егоров Е.Н., Короновский А.А., Куркин С.А., Храмов А.Е. Формирование и нелинейная динамика сжатого состояния винтового электронного пучка с дополнительным торможением // Физика плазмы. 2013. Т. 39, No 11, С. 1033.

20. Дубинов А.Е., Ефимова И.А. Колебания сжатого состояния электронных пучков в виркаторе на встречных потоках // Электромагнитные волны и электронные системы. 2003. Т. 8, No 11–12. С. 55.

21. Дубинов А.Е. Сценарии установления «сжатого состояния» электронного потока в магнитоизолированном виркаторе // Письма в ЖТФ, 1997, Т. 23, No 22, С. 29.

22. Богданкевич Л.С., Рухадзе А.А. Устойчивость релятивистских электронных потоков в плазме и проблема критических токов // Успехи физических наук. 1971. Т. 103, No 4. С. 609.

23. https://www.cst.com/products/cstps.

24. Champeaux S., Gouard P., Cousin R., Larour J. 3-D PIC numerical investigations of a novel concept of multistage axial vircator for enhanced microwave generation // IEEE Transactions on Plasma Science. 2015. Vol. 43, No 11. P. 3841.

25. Kurkin S.A., Frolov N.S., Rak A.O., Koronovskii A.A., Kurayev A.A., Hramov A.E. High-power microwave amplifier based on overcritical relativistic electron beam without external magnetic field // Applied Physics Letters. 2015. Vol. 106. P. 153503.

26. Kurkin S.A., Koronovskii A.A., Hramov A.E., Rak A.O. Optimization of the doublegap vircator with electromagnetic feedback in CST particle studio // IEEE International on Vacuum Electronics Conference (IVEC). 2014, P. 389.

27. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Ч. I и II. М.: Высшая школа, 1972.

Статус: 
одобрено к публикации
Краткое содержание (PDF):