RU2593153C1 - Device for protecting generator section of high-current relativistic pulse source of microwaves - Google Patents
Device for protecting generator section of high-current relativistic pulse source of microwaves Download PDFInfo
- Publication number
- RU2593153C1 RU2593153C1 RU2015112664/07A RU2015112664A RU2593153C1 RU 2593153 C1 RU2593153 C1 RU 2593153C1 RU 2015112664/07 A RU2015112664/07 A RU 2015112664/07A RU 2015112664 A RU2015112664 A RU 2015112664A RU 2593153 C1 RU2593153 C1 RU 2593153C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- generator section
- section
- collector
- generator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано при создании сильноточных релятивистских импульсных источников микроволн для защиты их генераторных секций от коллекторной плазмы и отраженных электронов.The invention relates to high-voltage pulse technology and can be used to create high-current relativistic pulsed microwave sources to protect their generator sections from collector plasma and reflected electrons.
Известно устройство-ловушка [RU 2388099, C1, H01J 3/00, H01J 49/06, 27.04.2010], содержащее полый цилиндрический электрод, покрытый изнутри материалом, обеспечивающим эмиссию электронов в полость между полым цилиндрическим электродом и центральным управляющим электродом цилиндрической формы, а также два экранирующих электрода, установленных соосно и симметрично к полому цилиндрическому электроду с двух сторон на расстоянии от его торцов, при этом, на электродах поддерживается потенциал необходимой величины и знака, необходимый для удержания электронов в полости, в стенке полого цилиндрического электрода выполнено отверстие, осевая линия которого совпадает с касательной к окружности, диаметр которой меньше внутреннего диаметра полого цилиндрического электрода и больше диаметра центрального управляющего электрода.A trap device is known [RU 2388099, C1,
Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, что не позволяет использовать его для защиты генераторных секций сильноточных релятивистских импульсных источников микроволн от коллекторной плазмы и отраженных электронов.The disadvantage of this device is its relatively narrow functionality, which does not allow it to be used to protect the generator sections of high-current relativistic pulsed microwave sources from collector plasma and reflected electrons.
Известно также устройство-ловушка отраженных электронов [RU 2523447, C1, H01J 3/00, H01J 23/06, 20.07.2014], каждый электрод которой выполнен в виде ребра, изогнутого по винту, а катод снабжен цилиндрическим наконечником, длина которого не меньше, чем длина ребра ловушки.There is also known a device-trap of reflected electrons [RU 2523447, C1,
Недостатком этого устройства также является относительно узкие функциональные возможности, что не позволяет использовать его для защиты генераторных секций сильноточных релятивистских импульсных источников микроволн от коллекторной плазмы и отраженных электронов.The disadvantage of this device is the relatively narrow functionality, which does not allow it to be used to protect the generator sections of high-current relativistic pulsed microwave sources from collector plasma and reflected electrons.
Наиболее близким к предложенному является устройство защиты генераторной секции сильноточного релятивистского импульсного источника микроволн [Воронков С.Н., Лоза О.Т., Стрелков П.С. Ограничение длительности импульса излучения СВЧ генераторов на микросекундных РЭП // Физика плазмы, 1991, т. 17, вып. 6, с. 751-755], которое установлено между его генераторной секцией и коллектором электронов, представляющее собой трубу с поперечным размером, превышающим поперечный размер электронного пучка, формируемого генераторной секцией источника микроволн, и с продольным размером, превышающим длину распространения плазмы с коллектора со скоростью 3·107 см/с в течение импульса, при этом, входной торец трубы, являющийся входом устройства, соединен с рупором, расположенным у выхода генераторной секции источника микроволн, выходной торец трубы соединен с коллектором электронов, а поверх трубы выполнена соединенная с источником тока винтовая обмотка, создающая перпендикулярное сечению трубы магнитное поле, силовые линии которого переходят в генераторную секцию.Closest to the proposed device is the protection of the generator section of a high-current relativistic pulsed microwave source [Voronkov SN, Loza OT, Strelkov PS Limiting the duration of the radiation pulse of microwave generators on microsecond REP // Plasma Physics, 1991, v. 17, no. 6, p. 751-755], which is installed between its generator section and the electron collector, which is a tube with a transverse dimension exceeding the transverse dimension of the electron beam formed by the generator section of the microwave source and with a longitudinal dimension exceeding the length of the plasma propagation from the collector at a rate of 3 · 10 7 cm / s during the pulse, while the input end of the pipe, which is the input of the device, is connected to a horn located at the output of the generator section of the microwave source, the output end of the pipe is connected to the an electron lecturer, and a screw winding connected to a current source is made over the pipe, creating a magnetic field perpendicular to the pipe section, the lines of force of which pass into the generator section.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая степень защиты генераторных секций сильноточных релятивистских импульсных источников микроволн, поскольку это устройство задерживает внутри себя коллекторную плазму и препятствует проникновение ее в генераторную секцию, но практически не препятствует проникновению в нее отраженных с коллектора электронов.The disadvantage of the closest technical solution is the relatively low degree of protection of the generator sections of high-current relativistic pulsed microwave sources, since this device delays the collector plasma inside and prevents its penetration into the generator section, but practically does not prevent the reflection of electrons reflected from the collector into it.
Задачей, которая решается в предложенном изобретении, является повышение степени защиты генераторных секций сильноточных релятивистских импульсных источников микроволн.The problem that is solved in the proposed invention is to increase the degree of protection of the generator sections of high-current relativistic pulsed microwave sources.
Требуемый технический результат заключается в повышении защитных характеристик устройства путем обеспечения защиты от проникновения в генераторную секцию не только коллекторной плазмы, но и отраженных с коллектора электронов.The required technical result is to increase the protective characteristics of the device by providing protection against penetration into the generator section not only of the collector plasma, but also of the electrons reflected from the collector.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройстве защиты генераторной секции сильноточного релятивистского импульсного источника микроволн, которое установлено между его генераторной секцией и коллектором электронов и представляет собой трубу с поперечным размером, превышающим поперечный размер электронного пучка, формируемого генераторной секцией, и с продольным размером, превышающим длину распространения плазмы с коллектора со скоростью 3·107 см/с в течение импульса, при этом, входной торец трубы, являющийся входом устройства, соединен с рупором генераторной секции, выходной торец трубы соединен с коллектором электронов, а поверх трубы выполнена соединенная с источником тока винтовая обмотка, создающая перпендикулярное сечению трубы магнитное поле, силовые линии которого переходят в генераторную секцию, согласно изобретению, входной торец трубы перекрыт пластиной, устанавливаемой поперек трубы на половину поперечного сечения, а труба, выполненная с поперечным размером, превышающим не менее чем вдвое поперечный размер электронного пучка в генераторной секции, изогнута по дуге на угол, не меньший
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от наиболее близкого технического решения поперечными размерами и формой трубы, а также наличием наполовину перекрытого входного торца трубы, что позволяет сделать вывод о соответствии критериям новизны и изобретательского уровня.Comparative analysis with the prototype shows that the claimed device differs from the closest technical solution in the transverse dimensions and shape of the pipe, as well as the presence of a half-blocked inlet end of the pipe, which allows us to conclude that the criteria of novelty and inventive step are met.
На чертеже представлены:The drawing shows:
на фиг. 1 - устройстве защиты генераторной секции сильноточного релятивистского импульсного источника микроволн с выходными элементами генераторной секции и коллектором электронов;in FIG. 1 - protection device of the generator section of a high-current relativistic pulsed microwave source with output elements of the generator section and the electron collector;
- на фиг. 2 - устройство-прототип.- in FIG. 2 - prototype device.
На чертеже обозначены: 1 - генераторная секция, 2 - силовые линии магнитного поля, вдоль которых распространяется электронный пучок (пунктир), 3 - входной торец трубы, 4 - труба, 5 - выходной торец трубы, соединенный с коллектором электронов; 6 - сечение электронного пучка на входе в трубу, 7 - сечение электронного пучка на коллекторе электронов, 8 - сечение пучка отраженных от коллектора электронов, 9 - перекрытая половина входного торца трубы.On the drawing are indicated: 1 - generator section, 2 - magnetic field lines along which an electron beam (dashed line) propagates, 3 - inlet pipe end, 4 - pipe, 5 - outlet pipe end connected to the electron collector; 6 - section of the electron beam at the entrance to the tube, 7 - section of the electron beam at the electron collector, 8 - section of the beam of electrons reflected from the collector, 9 - overlapped half of the input end of the pipe.
Устройство защиты генераторной секции сильноточного релятивистского импульсного источника микроволн установлено между его генераторной секцией 1 и коллектором электронов и представляет собой трубу 4 с поперечным размером, превышающим поперечный размер электронного пучка, формируемого генераторной секцией, и с продольным размером, превышающим длину распространения плазмы с коллектора со скоростью 3·107 см/с в течение импульса.A protective device for the generator section of a high-current relativistic pulsed microwave source is installed between its
Кроме того, в устройстве защиты генераторной секции сильноточного релятивистского импульсного источника микроволн входной торец 3 трубы, являющийся входом устройства, соединен с рупором генераторной секции 1, выходной торец 5 трубы соединен с коллектором электронов, а поверх трубы 4 выполнена соединенная с источником тока винтовая обмотка, создающая перпендикулярное сечению трубы магнитное поле, силовые линии 2 которого переходят в генераторную секцию 1.In addition, in the protection device of the generator section of a high-current relativistic pulsed microwave source, the
Согласно изобретению в устройстве защиты генераторной секции сильноточного релятивистского импульсного источника микроволн входной торец 3 трубы перекрыт пластиной, устанавливаемой поперек трубы на половину поперечного сечения, а труба 4, выполненная с поперечным размером, превышающим не менее, чем вдвое, поперечный размер электронного пучка в генераторной секции, изогнута по дуге на угол, не меньший
Используется устройство защиты генераторной секции сильноточного релятивистского импульсного источника микроволн следующим образом.A device is used to protect the generator section of a high-current relativistic pulsed microwave source as follows.
Устройство предназначено для предотвращения попадания плазмы и отраженных с коллектора электронов в генераторную секцию релятивистского сильноточного СВЧ-генератора и располагается между генераторной секцией и коллектором.The device is designed to prevent the ingress of plasma and electrons reflected from the collector into the generator section of the relativistic high-current microwave generator and is located between the generator section and the collector.
Устройство представляет собой трубу 4 эллиптического или многоугольного сечения с поперечным размером, не менее, чем вдвое превышающим поперечный размер электронного пучка, и с продольным размером, превышающим длину распространения плазмы с коллектора со скоростью 3·107 см/с в течение импульса. Входной торец 3 трубы, являющийся входом устройства, соединен с рупором генераторной секции 1, выходной торец 5 трубы соединен с коллектором электронов, а поверх трубы 4 выполнена соединенная с источником тока винтовая обмотка, создающая перпендикулярное сечению трубы магнитное поле, силовые линии 2 которого направлены в направлении генераторной секции 1.The device is a
Входной торец 3 трубы перекрыт пластиной, устанавливаемой поперек трубы на половину поперечного сечения, а труба 4, выполненная с поперечным размером, превышающим не менее чем вдвое поперечный размер электронного пучка в генераторной секции, изогнута по дуге на угол, не меньший
Труба 4 изогнута и вместе с ней изогнуты силовые линии магнитного поля. Электроны движутся по спиралевидным траекториям вдоль силовых линий однородного магнитного поля. При искривлении силовых линий электроны, двигаясь вдоль них по спиралевидным траекториям, смещаются (дрейфуют) перпендикулярно плоскости поворота силовых линий. Главная особенность такого дрейфа заключается в том, что направление смещения не зависит от направления движения вдоль силовой линии. Электронный пучок из генераторной секции 1 проникает в открытую часть входного торца 3 трубы и, смещаясь относительно магнитных силовых линий перпендикулярно плоскости изгиба трубы, достигает выходного торца 5 трубы, соединенного с коллектором электронов. Часть электронов отражается от коллектора, т.е. образуется встречный электронный пучок с поперечным размером, равным размеру пучка на коллекторе. Электроны встречного пучка двигаются от коллектора к входному торцу 3 трубы, постепенно смещаясь перпендикулярно плоскости изгиба трубы в ту же сторону, что и электроны, двигающиеся к коллектору. Таким образом, по мере удаления от коллектора и приближения к входу трубы поперечные сечения двух встречных электронных пучков постепенно рассовмещаются. Для полного рассовмещения двух встречных электронных пучков во входном сечении трубы необходимо, чтобы угол изгиба трубы был не менееThe
где r0 - половина поперечного размера электронного пучка, формируемого генераторной секцией, В0 - индукция магнитного поля в генераторной секции, В - индукция магнитного поля в трубе, γ - релятивистский фактор электронов,
Радиус поворота трубы существенного значения не имеет. При излишне большом радиусе возрастает объем трубы с магнитным полем внутри нее и потери энергии на создание этого поля, но на работоспособность устройства это не влияет.The radius of rotation of the pipe is not significant. With an excessively large radius, the volume of the pipe with a magnetic field inside it and energy loss to create this field increase, but this does not affect the operability of the device.
Таким образом, благодаря тому, что, в отличие от наиболее близкого технического решения в предложенном устройстве входной торец трубы перекрыт на половину поперечного сечения, а труба, выполненная с поперечным размером, превышающим не менее чем вдвое поперечный размер электронного пучка, формируемого генераторной секцией, изогнута по дуге на угол не меньший
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015112664/07A RU2593153C1 (en) | 2015-04-08 | 2015-04-08 | Device for protecting generator section of high-current relativistic pulse source of microwaves |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015112664/07A RU2593153C1 (en) | 2015-04-08 | 2015-04-08 | Device for protecting generator section of high-current relativistic pulse source of microwaves |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2593153C1 true RU2593153C1 (en) | 2016-07-27 |
Family
ID=56557285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015112664/07A RU2593153C1 (en) | 2015-04-08 | 2015-04-08 | Device for protecting generator section of high-current relativistic pulse source of microwaves |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2593153C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5814939A (en) * | 1996-02-12 | 1998-09-29 | Chu; Kwo R. | Mechanically tunable magnetron injection gun (MIG) |
RU2388099C1 (en) * | 2008-12-29 | 2010-04-27 | Владимир Николаевич Кунин | Accumulative photon trap |
RU2523447C2 (en) * | 2012-06-21 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной физики Российской академии наук(ИПФ РАН), | Magnetron-type electron gun for generating helical electron beams with reflected electron trap |
-
2015
- 2015-04-08 RU RU2015112664/07A patent/RU2593153C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5814939A (en) * | 1996-02-12 | 1998-09-29 | Chu; Kwo R. | Mechanically tunable magnetron injection gun (MIG) |
RU2388099C1 (en) * | 2008-12-29 | 2010-04-27 | Владимир Николаевич Кунин | Accumulative photon trap |
RU2523447C2 (en) * | 2012-06-21 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной физики Российской академии наук(ИПФ РАН), | Magnetron-type electron gun for generating helical electron beams with reflected electron trap |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ, 1991, т.17, вып.6, с.751-755. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20130265130A1 (en) | Electron-Coupled Transformer | |
JP2008243375A (en) | Charged particle beam deceleration device and method, and x-ray generator using the device | |
US9378933B2 (en) | Apparatus for generating reactive gas with glow discharges and methods of use | |
US20180082817A1 (en) | Relativistic Magnetron Using a Virtual Cathode | |
RU2593153C1 (en) | Device for protecting generator section of high-current relativistic pulse source of microwaves | |
EP3095306B1 (en) | Beam focusing and accelerating system | |
SE0601209A1 (en) | Microwave generating device | |
US10056221B2 (en) | Apparatus for generating charged particles | |
US9686844B2 (en) | Intense X-ray and EUV light source | |
Soh | Modeling, simulation and experimental study of the UNM low power reltron | |
JP6134717B2 (en) | Self-resonant compact X-ray source | |
US3510713A (en) | Method of and appparatus for producing a highly concentrated beam of electrons | |
Bieniosek et al. | 2-MV electrostatic quadrupole injector for heavy-ion fusion | |
Yan et al. | Investigating instabilities of long, intense laser pulses in plasma wakefield accelerators | |
US9837240B1 (en) | Relativistic magnetron with no physical cathode | |
Boichenko et al. | Breakdown of gas gaps in a nonuniform electric field at a subnanosecond voltage pulse rise time | |
JP6171126B2 (en) | High frequency charged particle accelerator | |
Nunes et al. | Laser Pulse Dynamics in the Self-Modulated Regime | |
RU192809U1 (en) | NANOSECOND FAST NEUTRON GENERATOR | |
RU2409798C2 (en) | Device to affect material bodies by electromagnetic radiation | |
Kamada et al. | Transformation of energy and current waveforms of an intense relativistic electron beam using cavities | |
RU2645749C2 (en) | Microfocus x-ray tube | |
Stephan et al. | Directional propagation of resistive-barrier discharge above water | |
Ovsyannikov et al. | Universal main magnetic focus ion source for production of highly charged ions | |
He et al. | Experimental results from backward wave oscillators driven by a pseudospark-generated electron beam |