RU2668271C1 - Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения свч- диапазона - Google Patents

Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения свч- диапазона Download PDF

Info

Publication number
RU2668271C1
RU2668271C1 RU2017128971A RU2017128971A RU2668271C1 RU 2668271 C1 RU2668271 C1 RU 2668271C1 RU 2017128971 A RU2017128971 A RU 2017128971A RU 2017128971 A RU2017128971 A RU 2017128971A RU 2668271 C1 RU2668271 C1 RU 2668271C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
photocathode
electromagnetic radiation
anode
broadband electromagnetic
emp
Prior art date
Application number
RU2017128971A
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Анатольевич Пхайко
Анатолий Васильевич Потапов
Александр Александрович Кондратьев
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина"
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2017128971A priority Critical patent/RU2668271C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2668271C1 publication Critical patent/RU2668271C1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons

Landscapes

  • Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано при разработке генераторов широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) в сантиметровом диапазоне длин волн. Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона представляет собой плоский фотокатод 1 и расположенный на некотором от него расстоянии анод 2, который выполнен в виде проводящих пластин, установленных под углом к поверхности фотокатода 1. Пластины установлены с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода 1. Данное изобретение позволило повысить эффективность генерации и получить импульсы широкополосного ЭМИ СВЧ-диапазона в частотном режиме работы и при этом сохранить и продлить срок службы фотодиода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано при разработке генераторов мощных широкополосных электромагнитных импульсов (ЭМИ) в сантиметровом диапазоне длин волн.
Известно устройство для генерации широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) СВЧ-диапазона, описанное в патенте РФ №2488909, опубл. 27.07.2013, под названием «Способ генерации широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) СВЧ-диапазона и устройство для его осуществления», включающий в себя плоский вакуумный фотодиод, систему ввода лазерного излучения (ЛИ), обеспечивающую наклонное падение ЛИ на фотокатод, систему вывода ЭМИ, вакуумную камеру, расположенную над анодом, импульсный или импульсно-периодический лазер, генератор импульсов напряжения, содержащий несколько одинаковых элементов, состоящих из плоского фотодиода с отражающими ЭМИ электродами и вакуумной камеры над ним, соединенных в стопку, системы ввода ЛИ и вывода ЭМИ расположены на противоположных торцах фотодиодов.
К недостаткам данного изобретения следует отнести следующее.
Для инициирования эмиссии электронов с фотокатода используется отражение лазерного излучения от поверхностей электродов. Однако фотокатоды с высокой квантовой эффективностью имеют низкий коэффициент отражения излучения, что приведет к существенному ограничению рабочей длины катода и неравномерной эмиссии электронов по длине катода, либо к необходимости использовать неэффективные фотокатоды е большим коэффициентом отражения.
Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является техническое решение, описанное в работе А.А. Кондратьев, Ю.Н. Лазарев, А.В. Потапов и др. «Экспериментальное исследование генератора ЭМИ СВЧ-диапазона на основе сверхсветового источника», Доклады РАН, 2011, Т. 438, №5, С. 615, включающее в себя анод, вакуумный фотодиод с плоским фотокатодом, систему ввода лазерного излучения (ЛИ), обеспечивающую наклонное падение ЛИ на фотокатод, систему вывода электромагнитного излучения (ЭМИ), импульсный или импульсно-периодический лазер, источник напряжения.
Недостатком данного технического решения является использование в генераторе прозрачного для электронов анода, выполненного в виде сетки из тонких проводящих элементов. При работе фотодиода в частотно-импульсном режиме возможен их быстрый нагрев, провисание и замыкание катод-анодного зазора. Другим недостатком является попадание высокоэнергетичных электронов на окно ввода лазерного излучения, что приводит к десорбции газов отравляющих фотокатод, тем самым, уменьшая срок службы фотодиода.
Задача настоящего изобретения заключается в создании устройства, позволяющего повысить эффективность генерации и получить импульсы широкополосного ЭМИ СВЧ-диапазона в частотном режиме работы, при этом сохранить и продлить срок службы фотодиода.
Это достигается тем, что в устройстве генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, включающем в себя анод, вакуумный фотодиод с плоским фотокатодом, систему ввода лазерного излучения (ЛИ), обеспечивающую наклонное падение ЛИ на фотокатод, систему вывода ЭМИ, импульсный или импульсно-периодический лазер, источник напряжения, согласно изобретению, анод выполнен в виде набора проводящих пластин, установленных с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода, с зазором между собой и зафиксированных под углом к фотокатоду.
Кроме того, пластины анода выполнены совместно с пружинными элементами.
Технический результат заключается в том, что удалось повысить эффективность генерации за счет того, что ЭМИ выводится из разрядного промежутка не через торец, а между анодными пластинами, образуя тем самым единичные источники ЭМИ, излучение которых когерентно складывается в узконаправленный пучок, выходящий в направлении зеркальном углу падения лазерного излучения, через которые и вводится инициирующее лазерное излучение, увеличить длительность непрерывной генерации за счет использования более массивных, чем проволочки, пластин с пружинными элементами для предотвращения их деформации, а также увеличить срок службы фотодиода, предотвратив попадание ускоренных электронов на входное окно.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
Новые признаки устройства генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона (анод выполнен в виде набора проводящих пластин, установленных с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода, с зазором между собой и зафиксированных под углом к фотокатоду) не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».
На чертеже изображен пример выполнения устройства генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, на котором обозначены следующие позиции:
1 - плоский фотокатод;
2 - анод.
Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона представляет собой плоский фотокатод 1 и расположенный на некотором от него расстоянии анод 2, который выполнен в виде проводящих пластин, установленных под углом к поверхности фотокатода 1. Пластины, установлены с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода 1.
Работа устройства генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, изображенного на чертеже, начинается с подачи импульса напряжения на катод-анодный промежуток. В момент достижения максимума напряжения фотокатод 1 (например, сурьмяно-цезиевый) облучают импульсным лазерным излучением с плоским фронтом, наклонно падающим на него через анод 2, выполненный в виде проводящих пластин, например из коррозионностойкой стали 12Х18Н9Т, создают импульс тока, распространяющегося вдоль межэлектродного промежутка со сверхсветовой фазовой скоростью, осуществляют генерацию ЭМИ внутри разрядного промежутка и вывод ЭМИ через зазоры между пластинками анода 2, выполненными совместно с пружинными элементами, образуя тем самым единичные источники ЭМИ. Излучение единичных источников, когерентно складывается в узконаправленный пучок, выходящий в направлении зеркальном углу падения лазерного излучения.
Заявляемое устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона позволило добиться повышения эффективности генерации, получить импульсы широкополосного ЭМИ СВЧ-диапазона в частотном режиме работы и при этом увеличить срок службы фотодиода.
Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, экспериментально подтверждена работоспособность устройства генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона и способность достижения усматриваемого заявителем технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Claims (2)

1. Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) СВЧ-диапазона, включающее в себя анод, вакуумный фотодиод с плоским фотокатодом, систему ввода лазерного излучения (ЛИ), обеспечивающую наклонное падение ЛИ на фотокатод, систему вывода ЭМИ, импульсный или импульсно-периодический лазер, источник напряжения, отличающееся тем, что анод выполнен в виде набора проводящих пластин, установленных с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода, с зазором между собой и зафиксированных под углом к фотокатоду.
2. Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) СВЧ-диапазона по п. 1, отличающееся тем, что пластины анода выполнены совместно с пружинными элементами.
RU2017128971A 2017-08-14 2017-08-14 Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения свч- диапазона RU2668271C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017128971A RU2668271C1 (ru) 2017-08-14 2017-08-14 Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения свч- диапазона

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017128971A RU2668271C1 (ru) 2017-08-14 2017-08-14 Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения свч- диапазона

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2668271C1 true RU2668271C1 (ru) 2018-09-28

Family

ID=63798073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017128971A RU2668271C1 (ru) 2017-08-14 2017-08-14 Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения свч- диапазона

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2668271C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2175154C2 (ru) * 1999-11-15 2001-10-20 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Генератор электромагнитных импульсов
US20050264148A1 (en) * 2004-05-28 2005-12-01 Applied Materials, Inc. Multiple electron beam systems
RU2361313C1 (ru) * 2007-11-26 2009-07-10 Российская Федерация от имени которой выступает государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии Генератор электромагнитных импульсов
US20100148667A1 (en) * 2006-07-05 2010-06-17 Hamamatsu Photonics K.K. Photocathode, electron tube, field assist type photocathode, field assist type photocathode array, and field assist type electron tube
RU2488909C2 (ru) * 2011-07-06 2013-07-27 Юрий Николаевич Лазарев Способ генерации широкополосного электромагнитного излучения свч диапазона и устройство для его осуществления

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2175154C2 (ru) * 1999-11-15 2001-10-20 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Генератор электромагнитных импульсов
US20050264148A1 (en) * 2004-05-28 2005-12-01 Applied Materials, Inc. Multiple electron beam systems
US20100148667A1 (en) * 2006-07-05 2010-06-17 Hamamatsu Photonics K.K. Photocathode, electron tube, field assist type photocathode, field assist type photocathode array, and field assist type electron tube
RU2361313C1 (ru) * 2007-11-26 2009-07-10 Российская Федерация от имени которой выступает государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии Генератор электромагнитных импульсов
RU2488909C2 (ru) * 2011-07-06 2013-07-27 Юрий Николаевич Лазарев Способ генерации широкополосного электромагнитного излучения свч диапазона и устройство для его осуществления

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Доклады Академии Наук, 2011, т. 438, N 5, c. 615-618. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mikhailova et al. Isolated attosecond pulses from laser-driven synchrotron radiation
RU2488909C2 (ru) Способ генерации широкополосного электромагнитного излучения свч диапазона и устройство для его осуществления
RU2668271C1 (ru) Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения свч- диапазона
Yushkov et al. Plasma mass-charge composition of a vacuum arc with deuterium saturated zirconium cathode
CN104411084A (zh) 等离子体级联激光离子加速装置
Maksimchuk et al. Energy scaling of quasi-monoenergetic electron beams from laser wakefields driven by 40-TW ultra-short pulses
EP2835039B1 (en) A method for stabilizing a plasma and an improved ionization chamber
RU2562831C1 (ru) Генератор электромагнитных импульсов
Loza et al. Increase in the average radiation power of a plasma relativistic microwave generator
Loktionov et al. Laser-Induced Electric Breakdown of Krypton in the UV–Near IR Spectral Region
KR101104484B1 (ko) 펨토초 전자빔 발생장치
RU170782U1 (ru) Вакуумный разрядник
Baryshnikov et al. Amplification and formation of femtosecond laser single pulses upon the high-current electron beam pumping of Ti: Al2O3 crystals
Walter et al. Imaging of the explosive emission cathode plasma in a vircator high-power microwave source
JP2748984B2 (ja) チャネルプレートを備えたイメージ増強管の操作方法およびチャネルプレートを備えたイメージ増強管装置
Takahashi et al. Efficient laser wakefield acceleration by using mid-infrared pulses
Andreev Superstrong light (achievements and prospects)
RU2552518C2 (ru) Способ генерации широкополосного электромагнитного излучения свч диапазона
RU2611574C2 (ru) Способ генерации электромагнитного излучения свч диапазона
SU803736A1 (ru) Рел тивистский магнетрон
RU2614986C1 (ru) Сверхширокополосный генератор электромагнитных импульсов
Fasano et al. Modeling the Formation of Nanometer-Scale High-Density Electron Bunches in Relativistic Laser-Solid Interaction: Effects of Numerical Resolution
Rosolen et al. Few-Cycle-Pulse-Driven Metasurface-Based Multi-Color X-ray Source
RU171229U1 (ru) Вакуумный разрядник
Klimov et al. Relativistic Cherenkov microwave oscillator without a guiding magnetic field