SU1176764A1

SU1176764A1 - M-type instrument with periodic field

Info

Publication number: SU1176764A1
Application number: SU843715085A
Authority: SU
Inventors: В.П. Григорьев; Г.В. Мельников; А.С. Сулакшин
Priority date: 1984-03-27
Filing date: 1984-03-27
Publication date: 1986-03-30

Abstract

ПРИБОР М-ТИПА С ПЕРИОДИЧЕС-. КИМ ПОЛЕМ, содержащий источник питани , цилиндрический полый катод, ок- руженный цилиндрическим анодом, систему создани продольного однородного магнитного пол и систему создани пространственно-периодического радиального магнитного пол , отличающийс тем, 4то, с целью расширени диапазона частот при одинаковом уровне генерируемой мощности и возможности перестройки частоты в процессе работы, система создани радиального магнитного пол выполнена в виде проводника, уложенного в виде змейки вдоль образующей анода, причем змейка полностью охватывает наружную поверхность анода, а внутренн поверхность катода выполнена из магнитом гкого материала.DEVICE OF M-TYPE WITH PERIODIC-. KIM FIELD, containing a power source, a cylindrical hollow cathode surrounded by a cylindrical anode, a system for creating a longitudinal uniform magnetic field and a system for creating a spatially periodic radial magnetic field, other than 4to, in order to expand the frequency range at the same level of generated power and capability frequency tuning during operation, the system for creating a radial magnetic field is made in the form of a conductor laid in the form of a snake along the generator of the anode, and the snake completely covers the outer surface of the anode and the inner cathode surface is made of magnetizable material.

Description

1 one

Изобретение относитс к технике СВЧ и может быть использовано дл генерации мощного СВЧ-излучени в коротковолновой области длин волн.The invention relates to microwave technology and can be used to generate high-power microwave radiation in the shortwave wavelength region.

Целью изобретени вл етс расширение диапазона частот при одинаковом уровне генерируемой мощности и возможности перестройки частоты в процессе работы за счет использовани проводника с током вместо посто нных магнитов.The aim of the invention is to expand the frequency range at the same level of generated power and the possibility of frequency tuning during operation by using a conductor with a current instead of permanent magnets.

На фиг, 1 схематически изображено предлагаемое устройство; на фиг, 2 - сечение по А-А фиг, 1 (без соленоида).Fig, 1 schematically shows the proposed device; FIG. 2 is a section according to A-A of FIG. 1, (without a solenoid).

Устройство содержит высоковольтный источник 1 питани , электрически соединенный с цилиндрическим полым катодом 2, соленоид 3 дл создани аксиального магнитного пол БД,. , магнитом гкий материал 4, покрывающий внутреннюю поверхность катода , гладкий цилиндрический анод 5 расположенный коаксиально с катодом , проводник 6, уложенный в виде змейки вдоль образующей анода, причем змейка полностью охватьюает наружную поверхность анода дл создани радиального магнитного пол Б, вывод 7 СВЧ энергии, источник 8 питани соленоида и источник 9 питани проводника 6,The device contains a high-voltage power supply 1, electrically connected to a cylindrical hollow cathode 2, a solenoid 3 for creating an axial magnetic field BD. magnetically soft material 4 covering the inner surface of the cathode, smooth cylindrical anode 5 located coaxially with the cathode, conductor 6 laid in the form of a snake along the generator of the anode, the snake completely covering the outer surface of the anode to create a radial magnetic field B, output 7 of microwave energy, power supply 8 solenoid and power supply 9 conductor 6,

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

После включени высоковольтного источника 1 питани и источника питани соленоида 8 на электроны, эмитируемые катодом 2, в зазоре анод-катод одновременно действуют два пол , направленные перпендикул рно друг к другу; аксиальное магнитное поле Вдг создаваемое соленоидом 3, ri радиальное электрическое поле ЕО , направленное от катода 2 к аноду 5 и завис щее от напр жени U , В результате электроны двигаютс в азимутальном направлении со скоростью Vfl . При включении источника 9 питани через проводник 6, расположенный на поверхности анода 5, протекает ток, которьй создает в зазоре анодкатод дополнительное радиальное пространственно-периодическое магнитное поле Б , направленное под углом к скорости электронов VQ , Теперь электроны испытывают действи периодической результирующей, силыAfter switching on the high-voltage power source 1 and the power source of the solenoid 8, the two electrons emitted by the cathode 2 in the anode-cathode gap simultaneously act two fields directed perpendicular to each other; the axial magnetic field Вdg created by the solenoid 3, ri is the radial electric field ЕО, directed from cathode 2 to anode 5 and dependent on voltage U, As a result, electrons move in the azimuthal direction with speed Vfl. When power supply 9 is turned on, conductor 6, located on the surface of the anode 5, flows a current, which creates an additional radial spatially periodic magnetic field B in the gap, directed at an angle to the electron velocity VQ. Now the electrons experience a periodic resultant

76764I76764I

в направлении оси системы. Эта сила задает электронам осцилл торное .движение, и в результате происходит группировка частиц и излучениеin the direction of the axis of the system. This force sets the oscillatory motion of the electrons, and as a result, the particles are grouped and radiation

с электромагнитной волны сгруппированными сгустками.with electromagnetic wave clustered bunches.

Поскольку величина результирующей силы, задающей электронам осцилл торное движение, пропорциональнаSince the magnitude of the resultant force that sets the oscillatory motion of electrons is proportional to

0 произведению e.V .х 6 х sinT где е- зар д электронов, М - угол между V0 и В , ecTecTBeHHj3 тр бование перпендикул рности V, и Bj , В то же врем ток, протекающий0 to the product of e.V. X 6 x sinT where e is the charge of electrons, M is the angle between V0 and B, ecTecTBeHHj3 is the perpendicularity of V, and Bj, At the same time, the current flowing

5 по проводнику, создает периодическое магнитное поле, силовые линии которого описывают концентрические окружности вокруг сечени проводника, Поэтому вектор напр женности В ,5 along the conductor, creates a periodic magnetic field, the lines of force of which describe concentric circles around the conductor section, therefore the vector of intensity B,

0 который направлен по касательной к силовой линии, составл ет с направлением скорости электронов угол, не равный 90° , Дл получени перпендикул рности между В j и Bj необходимо выт нуть силовые магнитные линии пол Bj в сторону катода, как показано на фиг, 2, С этой целью внутренн поверхность ци .линдрического катода 2 покрыта магQ нитом гким материалом 4,0 which is tangential to the line of force, is an angle equal to 90 ° with the direction of the electron velocity. To obtain perpendicularity between B j and Bj, it is necessary to extend the magnetic field lines Bj towards the cathode, as shown in FIG. 2, For this purpose, the inner surface of the cylindrical cathode 2 is covered with magN nitrite material 4,

Известно, что магнитом гкие материалы , как и парамагнетики, при помещении их в магнитное поле усиливают его внутри себ вследствие совпадени направлени их намагниченности с направлением внешнего пол ,It is known that magnetically soft materials, like paramagnetic materials, when placed in a magnetic field, strengthen it inside themselves due to the coincidence of the direction of their magnetization with the direction of the external field,

в результате магнитные силовые линии радиального магнитного пол Bj ст гиваютс к покрытию из магнитом гкого материала 4, как показано на фиг, 2, и стрем тс быть перпендикул рными к катоду 2, За счет этого выполн етс и условиеas a result, the magnetic lines of force of the radial magnetic field Bj are pulled toward the coating of magnetically soft material 4, as shown in FIG. 2, and tend to be perpendicular to the cathode 2. Due to this, the condition

перпендикул рности VQ иBJ 5 Iperpendicularity of VQ and BJ 5 I

Мощность излучени в приборе М-типа с периодическим полем в сильной степени зависит от соотношени аксиального и радиального магнитныхThe radiation power in an M-type device with a periodic field strongly depends on the ratio of axial and radial magnetic

50 полей. Каждому значению продольного магнитного пол Бог соответствует оптимальное значение периодического пол Б , при котором наблюдаетс максимум мощности излучени , так же50 fields. Each value of the longitudinal magnetic field of God corresponds to the optimal value of the periodic field B, at which the maximum radiation power is observed, also

55 как каждому значению энергии электронов потока соответствует оптимальное значение продольного магнитного пол Во.г Применение проводника с55 as to each value of the electron flux energy corresponds to the optimal value of the longitudinal magnetic field. Вy. Application of a conductor with

током дл создани радиального периодического магнитного пол В , в отличие от прототипа, позвол ет сво бодно варьировать величину этого пол , как и величину аксиального пол Б о , и настраивать прибор на максимальную мощность излучени в процессе работы.current to create a radial periodic magnetic field B, unlike the prototype, allows the field to vary freely, like the value of the axial field B o, and to adjust the device to the maximum radiation power during operation.

По размерам проводник с током меньше посто нных магнитов, что позвол ет, по сравнению с прототипом уменьшить период радиального магнитного пол Ер а, следовательно, и генерируемую длину волны излучени .The size of the conductor with a current is less than permanent magnets, which allows, compared with the prototype, to reduce the period of the radial magnetic field Ep and, therefore, the generated radiation wavelength.

Дл сравнени приведем данные расчета из прототипа. К примеру, дл напр жени между анодом и катодом, равного 1 MB, и диаметров анода и катода 4,6 см и 4,1 см соответственно и дл осуществлени режима магнитной изол ции требуетс аксиальное магнитное поле величиной 10, 3 кГс, а дл получени излучени с длиной волны -j 1,5 мм период радиального магнитного пол К должен быть пор дка 1 см с амплитудой , равной 2,2 кГс. С помощью посто нных магнитов на основе самарий кобальта при указанных параметрах даже с периодом 1,26 см можно создать величину радиального магнитного пол 0,68 кГс Величина радиального магнитного пол 2,26 кГс достигаетс лишь при периоде 5 см.For comparison, we present the calculation data from the prototype. For example, for an anode and cathode voltage of 1 MB and anode and cathode diameters of 4.6 cm and 4.1 cm, respectively, and for carrying out magnetic insulation, an axial magnetic field of 10.3 kGs is required, and radiation with a wavelength of −1.5 mm, the period of the radial magnetic field K must be in the order of 1 cm with an amplitude of 2.2 kG. With the help of permanent magnets on the basis of samarium cobalt with the specified parameters even with a period of 1.26 cm, a radial magnetic field of 0.68 kG can be created. The magnitude of the radial magnetic field of 2.26 kG is reached only at a period of 5 cm.

В то же врем дл создани такого же пол величиной 0,68 кГс с помощью проводника с током ток в последнем должен быть 2,7 кА, а дл магнитного пол необходимой величины , равной 2,2 кГс, ток соответственно равен 8 кА, что вполне осуществимо при импульсном однократном режиме работы подобных устройств .At the same time, to create the same field with a value of 0.68 kG using a conductor with a current, the current in the latter should be 2.7 kA, and for a magnetic field of the required value equal to 2.2 kG, the current is equal to 8 kA, which is quite feasible with a pulsed one-time operation of such devices.

Таким образом, данный прибор Мтипа с периодическим полем по сравнению с прототипом, выбранным в качестве базового, позвол ет настраивать прибор на максимальную мощность излучени в процессе работы при изменении величины прикладываемого напр жени U (дл изменени генерируемой длины волны) путем изменени аксиального магнитного пол и изменени радиального магнитного пол . Предлагаемое устройство позвол ет осуществл ть генерацию электромагнитного излучени в более коротковолновой области длин волн, поскольку вместо посто нных магнитов, примен юшзнхс в базовом объекте, в данном устройстве используетс проводник с током, расположенный на наружной поверхности анода, с помощью которого можно уменьшить период радиального магнитного пол по сравнению с базовым объектом.Thus, this MTy device with a periodic field compared to the prototype selected as the base allows the device to be tuned to the maximum radiation power during operation when the applied voltage U changes (to change the generated wavelength) by changing the axial magnetic field and changes in the radial magnetic field. The proposed device allows the generation of electromagnetic radiation in the shorter wavelength region, since instead of permanent magnets, used in the base object, this device uses a conductor with a current located on the outer surface of the anode, with which you can reduce the period of the radial magnetic field. gender compared to the base object.

Claims

M-TYPE PERIODIC FIELD DEVICE containing a power source, a cylindrical hollow cathode surrounded by a cylindrical anode, a system for creating a longitudinal uniform magnetic field and a system for creating a spatially periodic radial magnetic field, characterized in that 4to, in order to expand the frequency range at the same level generated power and frequency tuning during operation, the radial magnetic field creation system is made in the form of a conductor laid in the form of a snake along the generatrix S anode, and the snake completely covers the outer surface of the anode, and the inner surface of the cathode is made of soft magnetic material.

Figure 1

SH9Sh ”AS