Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)

Для цитирования:

Абубакиров Э. Б., Гузнов Ю. М., Денисов Г. Г., Запевалов В. Е., Завольский Н. А., Запевалов С. А., Планкин О. П., Розенталь Р. М., Седов А. С., Семенов Е. С., Чирков А. В., Шевченко А. С. Проект релятивистского гиротрона w-диапазона с выходной мощностью 5–10 МВт // Известия вузов. ПНД. 2015. Т. 23, вып. 2. С. 94-107. DOI: 10.18500/0869-6632-2015-23-2-94-107

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
Иконка PDF 2015no2p094.pdf
(загрузок: 167)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Новое в прикладной физике
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
621.385.69
DOI: 
10.18500/0869-6632-2015-23-2-94-107

Проект релятивистского гиротрона w-диапазона с выходной мощностью 5–10 МВт

Авторы: 
Абубакиров Эдуард Булатович, Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН)
Гузнов Юрий Михайлович, Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН)
Денисов Григорий Геннадьевич, Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН)
Запевалов Владимир Евгеньевич, Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН)
Завольский Николай Александрович, Самарский государственный университет
Запевалов Сергей Анатольевич, Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН)
Планкин Олег Петрович, Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН)
Розенталь Роман Маркович, Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН)
Седов Антон Сергеевич, Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН)
Семенов Евгений Сергеевич, Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН)
Чирков Алексей Васильевич, Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН)
Шевченко Александр Сергеевич, Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН)
Аннотация: 

Выполнено проектирование экспериментального релятивистского гиротрона 3 мм диапазона длин волн с электронным пучком с энергией 250 кэВ с рекордными выходными параметрами (мощность генерации 5–10 МВт, КПД 35–40%, длительность СВЧ-импульса 0.5–1.0 мкс). Представлено описание основных решений, примененных для создания компонентов прибора: электронно-оптической системы, формирующей винтовой электронный пучок; пространства электронно-волнового взаимодействия; электродинамической системы вывода высокочастотной энергии.  

Ключевые слова: 
Релятивистский гиротрон
миллиметровое излучение
Список источников: 
  1. Tantawi S.G. Advanced high frequency acceleration // IEEE International Vacuum Electronics Conference. Monterey, CA, 22–24 April 2014.
  2. Fazio M.V., Tantawi S.G., Dolgashev V.A. Bridging the gap between conventional RF acceleration and laser driven acceleration // Proceedings of LINAC 2014. Geneva, Switzerland, 31 August–5 September 2014. P. 358.
  3. Manheimer W.M., Mesyats G.A., Petelin M.I. Super-high-power microwave radars // Proceedings of the International «Workshop Strong Microwaves in Plasmas». Moscow–Nizhny Novgorod–Moscow, 15–22 August 1993. Vol. 2. P. 632. http://www.ipfran.ru/biblio/smp2.html
  4. Skolnik M. Role of radar in microwaves // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2002. Vol. 50, № 3. P. 625.
  5. Реутова А.Г., Ульмаскулов М.Р., Шарыпов А.К., Шпак В.Г., Шунайлов С.А., Яландин М.И., Белоусов В.И., Гинзбург Н.С., Денисов Г.Г., Зотова И.В., Розенталь Р.М., Сергеев А.С. Экспериментальное наблюдение эффекта сверхизлучения при вынужденном встречном рассеянии мощной микроволновой волны накачки сильноточным релятивистским электронным сгустком субнаносекундной длительности // Письма в ЖЭТФ. 2005. Т. 82, вып. 5. С. 295.
  6. Zaitsev N.I., Ginzburg N.S., Ilyakov E.V., Kulagin I.S., Lygin V.K., Manuilov V.N., Moiseev M.A., Rosenthal R.M, Zapevalov V.E., Zavolsky N.A. X-band, high-efficiency relativistic gyrotron // IEEE Trans. on Plasma Sci. 2002. Vol. 30, № 3. P. 840.
  7. Зайцев Н.И., Завольский Н.А., Запевалов В.Е., Иляков Е.В., Кулагин И.С., Лыгин В.К., Моисеев М.А., Нечаев В.Е., Петелин М.И., Розенталь Р.М. Десятимегаваттный импульсный гиротрон с длиной волны 1 см и КПД 50% // Изв. вузов. Радиофизика. 2003. Т. 46, № 10. С. 914.
  8. Запевалов В.Е. Гиротрон: Пределы роста выходной мощности и КПД // Изв. вузов. Радиофизика. 2006. Т. 49, № 10. С. 864.
  9. Цимринг Ш.Е. Введение в высокочастотную вакуумную электронику и физику электронных пучков / Пер. с англ. Нижний Новгород: Институт прикладной физики РАН, 2012. 576 с.
  10. Rzesnicki T., Piosczyk B., Kern S., Illy S., Jianbo J., Samartsev A., Schlaich A., Thumm M. 2.2-MW Record Power of the 170-GHz European Preprototype CoaxialCavity Gyrotron for ITER // IEEE Transactions on Plasma Science. 2010. Vol. 38, № 6. P. 1141.
  11. Thumm M. Recent advances in the worldwide fusion gyrotron development // IEEE Transactions on Plasma Science. 2014. Vol. 42, № 3. P. 590.
  12. Моисеев М.А., Нусинович Г.С. Некоторые результаты численных исследований уравнений гиротрона / Гиротрон. Горький: ИПФ АН СССР, 1981. С. 41. http://www.ipfran.ru/biblio/g1.html
  13. Ginzburg N.S., Nusinovich G.S., Zavolsky N.A. Theory of non-stationary processes in gyrotrons with low Q resonators // International Journal of Electronics. 1986. 61:6. 881.
  14. Bratman V.L., Ginzburg N.S., Nusinovich G.S., Petelin M.I., Strelkov P.S. Relativistic gyrotrons and cyclotron autoresonance masers // Int. J. Electronics. 1981. Vol. 51, № 4. P. 541.
  15. Завольский Н.А., Запевалов В.Е., Моисеев М.А. О повышении КПД релятивистского гиротрона // Изв. вузов. Радиофизика. 2001. Т.44, №4. С.345.
  16. Zaitsev N.I., Zapevalov S.A., Ilyakov E.V., Kornishin S.Yu., Kofanov S.V., Kryltsov M.Yu., Kulagin I.S., Lygin V.K., Malygin A.V., Manuilov V.N., Movshevich B.Z., Perminov V.G., Petelin M.I., Fiks A.Sh., Shevchenko A.S., Tsalolikhin V.I., Kladukhin V.V., Krasnykh A. 500 keV, 200A microsecond electron accelerator with a repetition rate of 10 Hz // Proceedings of XXI Russian Accelerator Conference. Zvenigorod, 2008. P. 339.
  17. Зайцев Н.И., Гвоздев А.К., Запевалов С.А., Кузиков С.В., Мануилов В.Н., Моисеев М.А., Плоткин М.Е. Экспериментальное исследование мультимегаваттного импульсного гироклистрона // Радиотехника и электроника. 2014. Т. 59, № 2. С. 179.
  18. Планкин О.П., Семенов Е.С. Комплекс программ ANGEL–2DS для моделирования пушки гиротрона: Инструкция для пользователя. Н. Новгород: ИПФ РАН, 2011. 32 с.
  19. Планкин О.П., Семенов Е.С. Траекторный анализ электронно-оптической системы технологического гиротрона // Вестник НГУ. Серия «Физика». 2013. Т. 8, № 2. С. 44.
  20. Belousov V.I., Bogdashov A.A., Denisov G.G., Kurbatov V.I., Malygin V.I., Malygin S.A., Orlov V.B., Popov L.G., Solujanova E.A., Tai E.M., Usachov S.V. The test results of the 84 GHz/200 kW/CW gyrotron // 13th Joint Workshop on Electron Cyclotron Emission and Electron Cyclotron Resonance Heating. Nizhny Novgorod, Russia, May 17–20, 2004.
  21. Цимринг Ш.Е. Аксиально-симметричные волноводные переходы и трансформаторы // Гиротроны: Сб. научн. тр. Горький: ИПФ АН СССР, 1989. С. 113. http://www.ipfran.ru/biblio/gir.html
  22. Гвоздев А.К., Жарова Н.А., Зайцев Н.И., Семенов В.Е., Сорокин А.А. Развитие мультипактора в выходном тракте мощного импульсного гироклистрона // Журнал технической физики. 2012. Т. 82, вып. 10. С. 72.
  23. Чирков А.В., Денисов Г.Г., Куфтин А.Н., Запевалов В.Е., Малыгин В.И., Моисеев М.А., Корнишин С.Ю. Многочастотный гиротрон с высокоэффективным синтезированным волноводным преобразователем // Письма в ЖТФ. 2007. Т. 33, вып. 8. С. 71.
  24. Litvak A.G., Denisov G.G., Myasnikov V.E., Tai E.M., Azizov E.A., Ilin V.I. Development in Russia of megawatt power gyrotrons for fusion // Journal of Infrared, Millimeter and Terahertz Waves. 2011. Vol. 32. P. 337.
  25. Thumm M. State-of-the-Art of High Power Gyro-Devices and Free Electron Masers (Update 2012). Karlsruhe: KIT Scientific Publishing, 2013.
  26. Зайцев Н.И., Иляков Е.В., Кузиков С.В., Кулагин И.С., Лыгин В.К., Моисеев М.А., Петелин М.И., Шевченко А.С. Импульсный гироклистрон на объёмной моде высокого порядка // Изв. вузов. Радиофизика. 2005. Т. 48, № 10–11. С. 830.
Поступила в редакцию: 
07.04.2015
Принята к публикации: 
07.04.2015
Опубликована: 
31.07.2015
Краткое содержание:
Иконка PDF a2015no2p094_0.pdf
(загрузок: 98)
  • 1871 просмотр