ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2012, № 5 · ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

Формирование и структура электронного пучка в электронно-оптической системе циклотронного преобразователя энергии

А.В. Коннов1, Г.М. Казарян2, Д.А. Михеев2, В.Л. Саввин2, Т.И. Чернобай3

1 ФГУП "НПП "Торий", Москва, Россия
2 Физический ф-т МГУ им. М.В. Ломоносова, кафедра фотоники и физики микроволн, Россия
3 ФГУП "НПП "Исток", Фрязино, Московская обл
Полный текст (PDF) УДК 621.391.822 EDN OYPKMT

Аннотация

Спроектирована электронно-оптическая система циклотронного преобразователя энергии, включающая пушку со сферическим катодом и магнитную систему, образованную кольцевыми радиально намагниченными магнитами, с потенциалом пучка 2000 В и током 0.14 А. Проведен трехмерный траекторный анализ электронного пучка в области его формирования. Наилучшие условия согласования сходящегося электронного пучка получены при магнитном поле на катоде, близком к нулю. В режиме согласования пульсации огибающей электронного пучка не превышают 7%. Различные условия фокусировки приосевых и периферийных электронов, приводят к образованию гало, несущего около 10% тока пучка. Показано, что для корректного вычисления тока, снимаемого с катода, необходимо учитывать тепловое смещение керна катода.

  • электронно-оптическая система
  • 3D-моделирование
  • electron optics
  • 3D-simulation
  • СВЧ излучение
  • циклотронный преобразователь энергии СВЧ излучения
  • электронная пушка
  • формирование электронного пучка
  • ток пучка
  • транспортировка электронного пучка
  • магнитное поле
  • пульсации пучка
Abstract (in English)

Сyclotron wave converter electron optics including electron gun with spherical impregnated cathode and magnetic system consisting of ring permanent magnets with radial magnetization is designed. The electron beam potential is 2000 V and cathode current is 0.14 A. 3D-simulation of the electron beam trajectories in the gun region is done. The best confinement condition is obtained by zero cathode magnetic fields. In this regime the beam envelope ripples are not more then 7%. Different focusing of near axis and peripheral particles led to the beam halo formation. The halo keeps about 10% of beam current. Ii is shown that for the correct computation of the cathode current is necessary to take into account the cathode kern thermal shift.

Для цитирования

Коннов А.В., Казарян Г.М., Михеев Д.А., Саввин В.Л., Чернобай Т.И. Формирование и структура электронного пучка в электронно-оптической системе циклотронного преобразователя энергии // Журнал радиоэлектроники. – 2012. – № 5.

Литература

  1. Ванке В.А. СВЧ-электроника - перспективы в космической энергетике.//ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес, № 5, 2007, сс. 98-102.
  2. McSpadden J. O. and J. C. Mankins, Space Solar Power Programs and Microwave Wireless Power Transmission Technology//IEEE Microwave Magazine, December 2002, pp.46-57.
  3. Vanke V.A., Savvin V.L. Cyclotron-Wave Converter for SPS Energy Transmission System// Proc. of Sec. Intern. Symp. Power from Space, Paris, 1991, pp. 515-520.
  4. Быковский С.В., Квылинский Ю.Ф., Семенович В.Д., Ванке В.А., Будзинский Ю.А., Саввин В.Л. Циклотронный преобразователь СВЧ-энергии // Патент РФ, RU 2119691, 1998.
  5. Ванке В.А., Лопухин В.М., Росновский В.К., Саввин В.Л., Сигорин К.И. О наземном приемно-преобразующем комплексе солнечных космических энергосистем // Радиотехника и электроника, 1982, т. 27, N 5, с. 1014.
  6. Саввин В.Л., Казарян Г.М., Коннов А.В., Михеев Д.А., Пеклевский А.В. Пространственный заряд и рекуперация энергии в циклотронном преобразователе //Радиоэлектроника, 2011, №11, с.1-26.
  7. Алямовский И.В. Интенсивные электроные потоки. // МИРЭА, Москва, 1991.
  8. Разработка СВЧ усилительных цепочек в трёх частотных диапазонах для наземных мобильных станций.// Научно-технический отчёт № 14-9366, ФГУП «НПП «Исток», М., 2010.