RU2285975C1 - Plasma-beam microwave complex - Google Patents

Plasma-beam microwave complex Download PDF

Info

Publication number
RU2285975C1
RU2285975C1 RU2005105214/09A RU2005105214A RU2285975C1 RU 2285975 C1 RU2285975 C1 RU 2285975C1 RU 2005105214/09 A RU2005105214/09 A RU 2005105214/09A RU 2005105214 A RU2005105214 A RU 2005105214A RU 2285975 C1 RU2285975 C1 RU 2285975C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microwave
power
plasma
output
solenoid
Prior art date
Application number
RU2005105214/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005105214A (en
Inventor
Владимир Иннокентьевич Переводчиков (RU)
Владимир Иннокентьевич Переводчиков
Владимир Филиппович Мартынов (RU)
Владимир Филиппович Мартынов
лов Михаил Александрович Завь (RU)
Михаил Александрович Завьялов
Владимир Николаевич Лисин (RU)
Владимир Николаевич Лисин
Павел Михайлович Тюрюканов (RU)
Павел Михайлович Тюрюканов
Станислав Иванович Гусев (RU)
Станислав Иванович Гусев
Original Assignee
Михаил Александрович Завьялов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Александрович Завьялов filed Critical Михаил Александрович Завьялов
Priority to RU2005105214/09A priority Critical patent/RU2285975C1/en
Publication of RU2005105214A publication Critical patent/RU2005105214A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2285975C1 publication Critical patent/RU2285975C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

FIELD: cathode-ray and plasma-beam microwave devices; high-power ray amplifier or producer for research and applied equipment.
SUBSTANCE: anode unit of microwave device of proposed complex is made in the form of hollow section with magnetic-discharge and getter pumps built in the latter; microwave resonant cavity is enclosed by solenoid using adjustable power supply; microwave radiation lead has tap and feedback circuit with power sensor connected through control unit to electron gun heater and magnetic-discharge pump regulator. Pressure sensors installed at input and output of microwave cavity shape resonance-tuned signal through converter for starting hydrogen producer and are interconnected to form feedback circuit for gun heater supplies.
EFFECT: facilitated output power regulation, enhanced efficiency and reliability of complex.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к электронно-лучевым и пучково-плазменным приборам СВЧ и может использоваться как усилитель, либо генератор мощного излучения в аппаратуре научного и прикладного назначения.The invention relates to electron beam and beam-plasma microwave devices and can be used as an amplifier or a generator of powerful radiation in scientific and applied equipment.

Известен пучково-плазменный СВЧ-прибор, содержащий электронную пушку, объемный резонатор в виде замедляющей структуры с узлами ввода и вывода СВЧ-мощности, полый коллектор и соленоид, охватывающий замедляющую структуру, и вакуумную откачную систему, соединенные с источниками питания [1].Known beam-plasma microwave device containing an electron gun, a cavity resonator in the form of a slowing structure with nodes input and output microwave power, a hollow collector and a solenoid covering the slowing structure, and a vacuum pumping system connected to power sources [1].

Недостатком известного прибора является низкая удельная мощность выходного излучения и ограниченные функциональные возможности, что обусловлено автономным выполнением каждого блока и наличием громоздкой откачной системы, выполняющей в структуре прибора только одну функцию откачки рабочего объема, и независимостью работы каждого блока или узла. В итоге автономное конструктивное исполнение всех блоков и независимая работа источников питания пушки, соленоида, объемного резонатора, вакуумной системы приводят к ограничению кпд прибора, его широкополосности, коэффициента усиления СВЧ-мощности и не позволяет производить синхронизацию и оптимальную настройку параметров режима, гарантирующих их стабильность в условиях эксплуатации.A disadvantage of the known device is the low specific power of the output radiation and limited functionality, which is due to the autonomous execution of each unit and the presence of a cumbersome pumping system that performs in the structure of the device only one function of pumping the working volume, and the independence of the operation of each unit or unit. As a result, the autonomous design of all units and the independent operation of the gun, solenoid, cavity resonator, and vacuum system power sources limit the efficiency of the device, its broadband, microwave power gain, and does not allow synchronization and optimal tuning of the mode parameters, which guarantee their stability in operating conditions.

Наиболее близким по технической сущности решением является пучково-плазменный СВЧ-прибор, содержащий вакуумный цилиндрический корпус, в котором расположена электронная пушка с термокатодом и анодным узлом, встроенные магниторазрядный и сорбционный геттерный насосы, объемный СВЧ-резонатор с устройствами ввода и вывода СВЧ-излучения, генераторы водорода, датчики давления, коллектор и соленоид, охватывающий тракт проводки пучка. Устройство содержит также высоковольтный источник питания, регулируемые источники питания прямого и электронного накала пушки, источники питания соленоида, генератора водорода и магниторазрядного насоса и датчики режима, соединенные с блоком автоматического управления.The closest in technical essence solution is a beam-plasma microwave device containing a vacuum cylindrical body in which an electron gun with a thermal cathode and anode assembly is located, built-in magnetically-discharge and sorption getter pumps, a volumetric microwave resonator with microwave radiation input and output devices, hydrogen generators, pressure sensors, a collector and a solenoid covering the beam path. The device also contains a high-voltage power source, adjustable direct and electronic gun power sources, power supplies for the solenoid, hydrogen generator and magnetic discharge pump and mode sensors connected to the automatic control unit.

Известный комплекс обеспечивает генерацию потока СВЧ-энергии в отпаянной и компактной системе, содержащей гибридную плазменно-резонаторную структуру. При этом взаимодействие электронного пучка с плазмой реализуется в объеме, заполняемом водородом, и обеспечивается компенсация пространственного заряда электронного пучка. Газодинамическая система комплекса обеспечивает перепад давлений в три порядка между электронной пушкой и замедляющей структурой СВЧ-резонатора.The known complex provides the generation of a stream of microwave energy in a sealed and compact system containing a hybrid plasma-resonator structure. In this case, the interaction of the electron beam with the plasma is realized in a volume filled with hydrogen, and the spatial charge of the electron beam is compensated. The gas-dynamic system of the complex provides a pressure difference of three orders of magnitude between the electron gun and the slowing-down structure of the microwave cavity.

Недостатком известного комплекса является ограничение функциональных возможностей при различных коррекциях режима, когда снижается кпд комплекса, растут потери на выходе СВЧ-тракта и в коллекторе, формируется неравномерная нагрузка резонатора и повышается вероятность СВЧ-пробоя.A disadvantage of the known complex is the limitation of functionality with various mode corrections, when the efficiency of the complex decreases, losses at the output of the microwave path and in the collector increase, an uneven resonator load forms, and the probability of microwave breakdown increases.

Независимое питание, регулирование и стабилизация режимов основных блоков и узлов комплекса не позволяет эффективно использовать гибридный пучково-плазменный механизм преобразования энергии и увеличивать установленную мощность и кпд системы в целом.Independent power supply, regulation and stabilization of the modes of the main units and nodes of the complex does not allow the efficient use of a hybrid beam-plasma energy conversion mechanism and to increase the installed power and efficiency of the system as a whole.

Настоящее изобретение решает задачу расширения функциональных возможностей комплекса при одновременном повышении кпд и надежности.The present invention solves the problem of expanding the functionality of the complex while improving efficiency and reliability.

Для решения этой задачи в известном пучково-плазменном СВЧ-комплексе, содержащем пучково-плазменный СВЧ-прибор, высоковольтный источник питания, регулируемые источники питания прямого и электронного накала пушки, источники питания соленоида, генератора водорода и магниторазрядного насоса и датчики режима, соединенные с блоком автоматического управления, а СВЧ-прибор собран в вакуумном цилиндрическом корпусе, в котором расположены электронная пушка с термокатодом и анодным узлом, встроенные магниторазрядный и геттерный насосы, объемный СВЧ-резонатор с замедляющей структурой с устройствами ввода и вывода СВЧ-излучения, генераторы водорода, датчики давления, коллектор и соленоид, охватывающий тракт проводки пучка, анодный узел выполнен в виде цилиндрической секции, торцы которой снабжены диафрагмами и в которую последовательно и аксиально по отношению к оси пучка встроены магниторазрядный и сорбционный насосы, замедляющая структура выполнена в виде последовательной цепочки резонаторов с азимутальными щелями связи, а вывод СВЧ-излучения снабжен ответвителем и контуром обратной связи, содержащим датчик мощности и преобразователь, соединенные с регуляторами блока питания электронного накала пушки и магниторазрядного насоса.To solve this problem, in the well-known beam-plasma microwave complex containing a beam-plasma microwave device, a high-voltage power source, adjustable direct and electronic gun power sources, power sources of a solenoid, hydrogen generator and a magnetic discharge pump and mode sensors connected to the unit automatic control, and the microwave device is assembled in a vacuum cylindrical housing, in which there is an electron gun with a thermal cathode and anode assembly, built-in magneto-discharge and getter pumps, volume a retarded microwave resonator with microwave input and output devices, hydrogen generators, pressure sensors, a collector and a solenoid covering the beam path, the anode assembly is made in the form of a cylindrical section, the ends of which are equipped with diaphragms and into which are sequentially and axially with respect to the axis of the beam, magnetic discharge and sorption pumps are integrated, the retardation structure is made in the form of a series of resonators with azimuthal coupling slits, and the microwave output is equipped with a coupler and rum feedback comprising a power sensor and a converter coupled to the electronic controls filament power supply and the gun magnitorazryadnogo pump.

Датчик тока высоковольтного источника питания соединен через блок автоматического управления со входом регулятора источника питания накала пушки.The current sensor of the high-voltage power source is connected through an automatic control unit to the input of the gun’s power source regulator.

Коллектор выполнен изолированным от корпуса прибора и снабжен регулируемым источником и датчиком напряжения, соединенным через блок автоматического управления с датчиком напряжения в цепи катода пушки.The collector is made isolated from the device’s body and is equipped with an adjustable source and a voltage sensor connected via an automatic control unit to a voltage sensor in the gun’s cathode circuit.

Соленоид выполнен секционированным, а питание на секции, находящиеся вблизи коллектора, подается через регулируемые источники питания, соединенные контуром обратной связи с цепью датчика СВЧ-мощности.The solenoid is partitioned, and the power to the sections located near the collector is supplied through regulated power sources connected by a feedback loop to the microwave power sensor circuit.

Кроме того, датчики давления установлены на входе и выходе замедляющей структуры, а разностный сигнал давлений через блок автоматического управления подан на вход источника питания генератора водорода и в цепь регулятора накала пушки.In addition, pressure sensors are installed at the inlet and outlet of the moderator, and the differential pressure signal is fed through the automatic control unit to the input of the hydrogen generator power source and to the gun’s glow regulator circuit.

Изобретение поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where

на фиг.1 показана структурная схема пучково-плазменного СВЧ-комплекса;figure 1 shows the structural diagram of a beam-plasma microwave complex;

на фиг.2 - диаграмма выходной СВЧ-мощности как функции давления водорода;figure 2 is a diagram of the output microwave power as a function of hydrogen pressure;

на фиг.3 - амплитудно-частотные характеристики комплекса;figure 3 - amplitude-frequency characteristics of the complex;

на фиг.4 - амплитудно-динамические характеристики комплекса в режиме усилителя мощности;figure 4 - amplitude-dynamic characteristics of the complex in the mode of a power amplifier;

на фиг.5 - распределение градиентов магнитного поля вдоль электронно-лучевого тракта.figure 5 - distribution of the gradients of the magnetic field along the cathode ray path.

Устройство содержит пучково-плазменный СВЧ-прибор 1, высоковольтный источник питания 2 с выводами 3 и 4 и регулируемые источники питания прямого и электронного накала пушки 5. Комплекс содержит также источники питания соленоида 6, генератора водорода 7, источник питания магниторазрядного насоса 8 и датчики контроля параметров их режима.The device contains a beam-plasma microwave device 1, a high-voltage power supply 2 with terminals 3 and 4, and adjustable power sources of direct and electronic glow of the gun 5. The complex also contains power sources of a solenoid 6, a hydrogen generator 7, a power source for a magnetic discharge pump 8, and control sensors parameters of their mode.

СВЧ-прибор содержит вакуумный цилиндрический корпус 9, в котором расположены электронная пушка 10 с термокатодом 11 и анодным узлом 12, встроенные магниторазрядный 13 и геттерный 14 насосы, замедляющую структуру объемного СВЧ-резонатора 15 с устройствами ввода 16 и вывода 17 СВЧ-излучения, генераторы водорода 18, датчики давления 19, коллектор 20 и соленоид 21, охватывающий тракт проводки пучка 22.The microwave device contains a vacuum cylindrical body 9, in which there is an electron gun 10 with a thermal cathode 11 and anode assembly 12, built-in magnetic discharge 13 and getter 14 pumps, which slows down the structure of the volumetric microwave resonator 15 with input devices 16 and output 17 of microwave radiation, generators hydrogen 18, pressure sensors 19, a collector 20 and a solenoid 21, covering the path of the wiring beam 22.

Анодный узел электронной пушки 12 выполнен в виде цилиндрической секции 23, торцы которой 24 снабжены двумя диафрагмами 25 и в которую последовательно встроены магниторазрядный и геттерный насосы 13 и 14.The anode assembly of the electron gun 12 is made in the form of a cylindrical section 23, the ends of which 24 are equipped with two diaphragms 25 and in which the magnetic discharge and getter pumps 13 and 14 are successively integrated.

Замедляющая структура 15 выполнена в виде последовательной цепочки резонаторов 26 с азимутальными щелями связи 27. Комплекс снабжен блоком автоматического управления 28, соединенным на входе с датчиками и на выходе с регуляторами режима.The retardation structure 15 is made in the form of a series of resonators 26 with azimuthal communication slots 27. The complex is equipped with an automatic control unit 28 connected at the input to the sensors and at the output to the mode regulators.

Датчик тока 29 высоковольтного источника питания 2 соединен через контур обратной связи 30 с регулятором мощности 31 источника питания электронного накала 5 пушки 10.The current sensor 29 of the high-voltage power supply 2 is connected through a feedback loop 30 to the power regulator 31 of the electronic glow source 5 of the gun 10.

Вывод СВЧ-излучения 17 снабжен ответвителем 32 и преобразователем сигнала 33, выход 34 с датчика мощности которого соединен со входом 35 регулятора мощности 31 блока электронного накала и входом 36 регулятора 37 источника питания 8 магниторазрядного насоса 13.The output of the microwave radiation 17 is equipped with a coupler 32 and a signal converter 33, the output 34 of the power sensor of which is connected to the input 35 of the power controller 31 of the electronic filament unit and the input 36 of the controller 37 of the power source 8 of the magnetic discharge pump 13.

Коллектор 20 пучково-плазменного СВЧ-прибора выполнен изолированным от корпуса 9 и снабжен регулируемым источником 38 и датчиком напряжения 39, соединенными через блок автоматического управления 28 с датчиком напряжения в цепи катода пушки.The collector 20 of the beam-plasma microwave device is made isolated from the housing 9 and is equipped with an adjustable source 38 and a voltage sensor 39 connected via an automatic control unit 28 to a voltage sensor in the gun’s cathode circuit.

Датчики давления 19 установлены на входе и выходе СВЧ-резонатора 15, а разностный сигнал давлений 40 от блока сравнения 42 через блок автоматического управления 28 подан на вход 41 регулятора источника питания 7 генератора водорода 18 и в цепь регулятора 31 накала пушки.Pressure sensors 19 are installed at the input and output of the microwave resonator 15, and the differential pressure signal 40 from the comparison unit 42 through the automatic control unit 28 is fed to the input 41 of the power supply controller 7 of the hydrogen generator 18 and to the gun control circuit 31.

Блок высоковольтного источника питания 2 может содержать электронный коммутатор 46, состоящий из электронно-лучевого вентиля 47 и блока управления 49 с выводами 48 и 50.The high-voltage power supply unit 2 may include an electronic switch 46, consisting of an electron-beam valve 47 and a control unit 49 with terminals 48 and 50.

Соленоид 21, охватывающий объемный СВЧ-резонатор 15, снабжен дополнительными секциями 51, выводы которых 52 подключены к регулируемым источникам питания 53, соединенным контуром обратной связи 54 с выходом цепи датчика мощности 34. В качестве датчика напряжения в цепи катода пушки может использоваться высоковольтный делитель напряжения 55.The solenoid 21 covering the microwave cavity resonator 15 is equipped with additional sections 51, the terminals of which 52 are connected to regulated power sources 53, connected by a feedback loop 54 to the output of the power sensor circuit 34. A high voltage voltage divider can be used as a voltage sensor in the gun’s cathode circuit 55.

Пучково-плазменный СВЧ-комплекс функционирует следующим образом. Блок автоматического управления 28 источников питания подает сигналы для включения магниторазрядного насоса 8, соленоида 6 и генератора водорода 7. В отпаянном и герметичном корпусе 9 СВЧ-прибора после включения источников питания 5 прямого и электронного накала пушки 10, а затем высоковольтного источника питания 2 формируется вакуумный перепад давлений между рабочим объемом электронной пушки (10-6 Торр) и замедляющей структурой. Электронный пучок формируется и ускоряется в промежутке катод 11 и передняя диафрагма 25 полого анодного узла 12.The beam-plasma microwave complex operates as follows. The automatic control unit 28 of the power sources gives signals to turn on the magnetic discharge pump 8, the solenoid 6 and the hydrogen generator 7. In the sealed and sealed case 9 of the microwave device, after turning on the power sources 5 of the direct and electronic glow of the gun 10, and then the high-voltage power supply 2, a vacuum is formed pressure difference between the working volume of the electron gun (10 -6 Torr) and the retarding structure. An electron beam is formed and accelerated in the gap between the cathode 11 and the front diaphragm 25 of the hollow anode assembly 12.

Магниторазрядный 13 и сорбционно геттерный 14 насосы, расположенные в эквипотенциальном объеме анодного узла, образуют коаксиальную структуру по отношению к электронному пучку и выполняют функции регулируемой газодинамической системы, снабженной обратными связями через датчики мощности 33 и 34 и датчики давления 19. На фиг.2 приведена диаграмма выходной СВЧ-мощности W2 как функция давления водорода - Р. Диапазон вариаций мощности ΔW2 стабилизируется СВЧ-комплексом автоматически. Электронный пучок, транспортируемый в пролетном канале цепочки резонаторов 26 и в магнитном поле соленоида 21, создает пучковую плазму с концентрацией порядка 1012 см-3 при давлении водорода 10-3 Торр. Это делает возможным как вакуумный, так и плазменный режим работы комплекса.Magnetic discharge 13 and sorption getter 14 pumps located in the equipotential volume of the anode assembly form a coaxial structure with respect to the electron beam and perform the functions of an adjustable gas-dynamic system provided with feedback via power sensors 33 and 34 and pressure sensors 19. Figure 2 shows a diagram output microwave power W 2 as a function of hydrogen pressure - P. The range of power variations ΔW 2 is automatically stabilized by the microwave complex. An electron beam transported in the passage channel of the chain of resonators 26 and in the magnetic field of the solenoid 21 creates a beam plasma with a concentration of about 10 12 cm -3 at a hydrogen pressure of 10 -3 Torr. This makes it possible both vacuum and plasma mode of operation of the complex.

На фиг. 3 приведена зависимость выходной мощности W2 от частоты сигнала Δf (амплитудно-частотная х-ка), подаваемого на вход 16 замедляющей структуры. Зависимость а) - характеризует вакуумный режим работы, б) - плазменный режим, диапазон ΔW2 - автоматическую стабилизацию режима. Диаграммы на фиг.2 и 3 характеризуют плазменно-резонаторный процесс в СВЧ-комплексе с объемным разделением области переноса энергии электронным пучком и области взаимодействия пучка с возбуждаемой волной. В такой гибридной системе, снабженной датчиками режима и обратными связями, автоматически реализуются следующие основные функции комплекса: компенсация пространственного заряда электронного пучка и устойчивый синхронизм пучка с волнами гибридных замедляющих структур 26, 27. Кроме того, для повышения эффективности генерации и вывода СВЧ-мощности и поглощения энергии электронного пучка в коллекторе 20 формируются продольные градиенты концентрации плазмы (блоки 13, 14, 18, 42) и магнитного поля, для чего соленоид 21 выполнен секционированным 51, а выводы секций 52 подключены к регулируемым источникам питания 53, соединенным по контуру обратный связи 54 с выходом цепи датчика мощности 34. Амплитудно-динамическая характеристика комплекса, функционирующего в вакуумном режиме а) и в плазменном режиме б), показана на фиг.4 где W1 ~ мощность на входе 16, a W2 - мощность на выходе 17, измеряемая ответвителем 32 и преобразователем 33. Канал 16, 26, 27, 17 функционирует как пучково-плазменный усилитель полезной мощности, а эффективность комплекса зависит от общего кпд гибридной электродинамической системы с положительными обратными связями, позволяющими обеспечивать устойчивость в диапазоне ΔW2. Широкополосность в относительных единицах тракта усилителя иллюстрируется зависимостью на фиг.3.In FIG. 3 shows the dependence of the output power W 2 on the frequency of the signal Δf (amplitude-frequency x-ka) supplied to the input 16 of the slowing structure. Dependence a) - characterizes the vacuum operating mode, b) - plasma mode, the range ΔW 2 - automatic stabilization of the mode. The diagrams in FIGS. 2 and 3 characterize the plasma-resonator process in the microwave complex with volumetric separation of the energy transfer region of the electron beam and the region of interaction of the beam with the excited wave. In such a hybrid system, equipped with mode sensors and feedbacks, the following main functions of the complex are automatically realized: compensation of the space charge of the electron beam and stable synchronism of the beam with the waves of hybrid slowdown structures 26, 27. In addition, to increase the efficiency of generation and output of microwave power and the energy absorption of the electron beam in the collector 20, longitudinal gradients of the plasma concentration (blocks 13, 14, 18, 42) and the magnetic field are formed, for which the solenoid 21 is made sectioned 51, and the conclusions of sections 52 are connected to regulated power sources 53 connected along the feedback loop 54 to the output of the power sensor circuit 34. The amplitude-dynamic characteristic of the complex operating in vacuum mode a) and in plasma mode b) is shown in Fig. 4 where W 1 ~ the power at the input 16, and W 2 is the power at the output 17, measured by the coupler 32 and the converter 33. Channel 16, 26, 27, 17 functions as a beam-plasma amplifier of useful power, and the efficiency of the complex depends on the overall efficiency of the hybrid electrodynamic system with olozhitelnymi feedback, allowing to provide stability in the range ΔW 2. The broadband in relative units of the amplifier path is illustrated by the relationship in FIG. 3.

Соленоид 21 с секциями 57, установленными у входа пучка в коллектор 20 и вывода (полезной) СВЧ-мощности 17, обеспечивает формирование в гибридной электродинамической замедляющей структуре магнитоактивности плазмы и продольный градиент магнитного поля в соответствии с фиг. 5, где L - длина электронно-лучевого тракта комплекса. Контур обратной связи 54 датчика СВЧ-мощности и источника питания 53 секций соленоида в комбинации с датчиками давления 19, установленными на входе и выходе СВЧ-резонатора, соединенными с регулятором источника питания 43 генератора водорода 18, обеспечивает равномерность нагрузки гибридной системы на выходе 17 СВЧ-тракта и в коллекторе 20.A solenoid 21 with sections 57 installed at the beam inlet to the collector 20 and the output of the (useful) microwave power 17 provides the formation of a plasma magnetoactivity in the hybrid electrodynamic slowing structure and a longitudinal magnetic field gradient in accordance with FIG. 5, where L is the length of the electron beam path of the complex. The feedback loop 54 of the microwave power sensor and the power source 53 sections of the solenoid in combination with pressure sensors 19 installed at the input and output of the microwave resonator connected to the regulator of the power source 43 of the hydrogen generator 18, provides a uniform load of the hybrid system at the output 17 of the microwave tract and collector 20.

Соединение датчика тока 29 высоковольтного источника питания 2 со входом регулятора 31 источника питания электронного накала пушки 5 формирует контур обратной связи 30, замыкающийся через блок автоматического управления 28. Стабилизация напряжения U0 высоковольтного источника 2 достигает 0,5% при коэффициенте пульсации также 0,5%.The connection of the current sensor 29 of the high-voltage power supply 2 with the input of the regulator 31 of the electronic glow power supply of the gun 5 forms a feedback loop 30 that closes through the automatic control unit 28. The voltage stabilization U 0 of the high-voltage power supply 2 reaches 0.5% with a ripple factor of 0.5 %

Любые отклонения от режима в плазменном волноводе, имеющие знак плюс или минус, через преобразователь 33 и контур обратной связи 34 переводят блок электронного накала 5 в режим компенсирующего эту флуктуацию нового значения тока электронного пучка, при этом сохраняется U0=const и устанавливается новое значение P2=const, что обеспечивает стабилизацию амплитудно-фазовых характеристик комплекса.Any deviations from the regime in the plasma waveguide with a plus or minus sign, through the converter 33 and feedback loop 34, transfer the electronic glow unit 5 to the mode of compensating this fluctuation for the new value of the electron beam current, while U 0 = const is maintained and a new value P is set 2 = const, which ensures stabilization of the amplitude-phase characteristics of the complex.

Выполнение коллектора 20 изолированным от корпуса прибора и подключение его к регулируемому источнику напряжения 38 с датчиком напряжения 39 позволяет автоматически (через блок сравнения, соединенный с датчиком напряжения в цепи катода пушки) регулировать потенциал коллектора, определяющий параметр пучковой плазмы в пролетном канале прибора. Положительный эффект от применения данного предложения обусловлен расширением функциональных возможностей пучково-плазменного СВЧ комплекса, которое определяется конструктивным совмещением блоков и использованием внутренних и внешних обратных связей в системе, обеспечивающих режим стабилизации мощности СВЧ-вывода. При любых флуктуациях режима, медленных, обусловленных изменением давления в приборе, и быстрых, обусловленных стохастикой СВЧ-излучения, и процессом поглощения энергии электронным пучком, осуществляется автоматическая коррекция режима при сохранении постоянства полезной мощности.The execution of the collector 20 isolated from the device’s case and connecting it to an adjustable voltage source 38 with a voltage sensor 39 allows you to automatically (through the comparison unit connected to the voltage sensor in the gun’s cathode circuit) regulate the collector potential, which determines the parameter of the beam plasma in the passage channel of the device. The positive effect of the application of this proposal is due to the expansion of the functionality of the beam-plasma microwave complex, which is determined by the constructive combination of blocks and the use of internal and external feedbacks in the system, which provide stabilization of the power of the microwave output. For any fluctuations of the regime, slow, due to a change in pressure in the device, and fast, due to the stochastic of microwave radiation, and the process of energy absorption by the electron beam, automatic correction of the regime is carried out while maintaining a constant useful power.

Источники информацииInformation sources

1. Патент США №3902098, кл.315-5, 39, 1973 г.1. US patent No. 3902098, CL 315-5, 39, 1973.

2. Патент РФ №2084986, 6 H 01 J 25/00, 1997 г. Бюл. №20.2. RF patent No. 2084986, 6 H 01 J 25/00, 1997 Bull. No. 20.

Claims (2)

1. Пучково-плазменный СВЧ-комплекс, содержащий пучково-плазменный СВЧ-прибор, высоковольтный источник питания, регулируемые источники прямого и электронного накала пушки, источники питания соленоида, генератора водорода и магниторазрядного насоса и датчики контроля параметров, соединенные с блоком управления, СВЧ-прибор содержит вакуумный цилиндрический корпус, в котором расположены электронная пушка с термокатодом и анодным узлом, встроенные магниторазрядный и геттерный насосы, объемный СВЧ-резонатор с замедляющей структурой и с устройствами ввода и вывода СВЧ-излучения, генераторы водорода, датчики давления, коллектор и соленоид, охватывающий тракт проводки пучка, отличающийся тем, что анодный узел выполнен в виде цилиндрической секции, торцы которой снабжены диафрагмами и в которую последовательно и аксиально к тракту пучка встроены магниторазрядный и геттерный насосы, замедляющая структура выполнена с азимутальными щелями связи, а вывод СВЧ-излучения снабжен ответвителем, соединенным с контуром обратной связи, содержащим датчик мощности и преобразователь, соединенный с регулятором источника питания электронного накала пушки и магниторазрядного насоса, коллектор выполнен изолированным от корпуса прибора и снабжен регулируемым источником и датчиком напряжения, соединенным через блок управления с датчиком напряжения в цепи высоковольтного источника питания, соленоид выполнен секционированным, а питание на секции, находящиеся вблизи коллектора, подано через регулируемые источники, соединенные с контуром обратной связи вывода СВЧ-излучения.1. A beam-plasma microwave complex containing a beam-plasma microwave device, a high-voltage power supply, adjustable sources of direct and electronic heating of the gun, power supplies of the solenoid, a hydrogen generator and a magnetic discharge pump, and parameter control sensors connected to the control unit, microwave the device contains a vacuum cylindrical body in which an electron gun with a thermal cathode and anode assembly is located, built-in magneto-discharge and getter pumps, a volumetric microwave resonator with a retarding structure, and Microwave input and output devices, hydrogen generators, pressure sensors, a collector and a solenoid covering the beam path, characterized in that the anode assembly is made in the form of a cylindrical section, the ends of which are equipped with diaphragms and in which a magnetically-discharge discharge is built in sequentially and axially to the beam path and getter pumps, the decelerating structure is made with azimuthal coupling slots, and the microwave output is provided with a coupler connected to a feedback loop containing a power sensor and a converter, with connected to the regulator of the electronic filament power source of the gun and the magnetic discharge pump, the collector is made isolated from the device body and is equipped with an adjustable source and voltage sensor connected via a control unit to a voltage sensor in the circuit of the high-voltage power supply, the solenoid is sectioned, and the power to sections located near collector, filed through adjustable sources connected to the feedback loop of the output of microwave radiation. 2. Пучково-плазменный СВЧ-комплекс по п.1, отличающийся тем, что датчики давления установлены на входе и выходе СВЧ-резонатора и подключены через блок сравнения, разностный сигнал с которого через блок управления подан на регуляторы источника питания генератора водорода и источника питания накала пушки.2. The beam-plasma microwave complex according to claim 1, characterized in that the pressure sensors are installed at the input and output of the microwave cavity and are connected through a comparison unit, the difference signal from which is fed through the control unit to the regulators of the power source of the hydrogen generator and the power source glow guns.
RU2005105214/09A 2005-02-28 2005-02-28 Plasma-beam microwave complex RU2285975C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005105214/09A RU2285975C1 (en) 2005-02-28 2005-02-28 Plasma-beam microwave complex

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005105214/09A RU2285975C1 (en) 2005-02-28 2005-02-28 Plasma-beam microwave complex

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005105214A RU2005105214A (en) 2006-08-10
RU2285975C1 true RU2285975C1 (en) 2006-10-20

Family

ID=37059125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005105214/09A RU2285975C1 (en) 2005-02-28 2005-02-28 Plasma-beam microwave complex

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2285975C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2569493C1 (en) * 2014-07-16 2015-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики" (МИРЭА) Diode of plasma shf-generator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2569493C1 (en) * 2014-07-16 2015-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики" (МИРЭА) Diode of plasma shf-generator

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005105214A (en) 2006-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6041975B2 (en) High-frequency accelerator manufacturing method, high-frequency accelerator, and circular accelerator system
JP2000106299A (en) High-frequency accelerating method and device thereof
RU2461908C2 (en) High-frequency generator for ionic and electronic sources
CN101805895A (en) Helicon wave plasma enhanced chemical vapor deposition unit
RU2452143C2 (en) Method of generating deceleration radiation with pulse-by-pulse energy switching and radiation source for realising said method
US20090091395A1 (en) Microwave signal generator
RU2285975C1 (en) Plasma-beam microwave complex
CN115148565A (en) Three-axis relativistic klystron amplifier adopting slow wave extraction device
US3313979A (en) Device for producing electro-magnetic oscillations of very high frequency
CN113764252A (en) Plasma source and starting method thereof
US3111604A (en) Electronic device for generating or amplifying high frequency oscillations
CN103681178A (en) Highly stable and long-life gas ion source
Whittum et al. Experimental studies of microwave amplification in the ion-focused regime
US4140942A (en) Radio-frequency electron accelerator
RU2330347C1 (en) Beam-plasma microwave device (versions)
Gold et al. High Power Accelerator R&D at the NRL 11.424‐GHz Magnicon Facility
Su et al. Bimodal design of 500MHz and 1.5 GHz normal conducting RF cavity for advanced synchrotron radiation facilities
JP3414977B2 (en) Gyrotron device
Kovtun et al. ICRF plasma production in gas mixtures in the Uragan-2M stellarator
Ding et al. The research on the low peak power multi-beam broadband klystron
CN114672790B (en) Microwave plasma chemical vapor deposition system
CN117594398A (en) Nested phase-locked high-power microwave generator capable of outputting two paths of same frequency
RU2084986C1 (en) Beam-plasma microwave device
Liang et al. Design of a 4kW CW X-Band Broadband Klystron
CN117641695A (en) Drift tube linear accelerator and charged particle linear accelerator system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080229