Возможность эффективной высокочастотной генерации в низковольтных гиротронах на второй циклотронной гармонике

Несмотря на высокие теоретические значения электронного коэффициента полезного действия субтерагерцевых гиротронов, работающих на циклотронных гармониках при низких рабочих напряжениях, достижение такими приборами приемлемой мощности выходного излучения сталкивается со значительными трудностями, связанными с конкуренцией мод, необходимостью создания электронного пучка с большим током, высокими омическими потерями в стенках и изготовлением резонаторов с необходимой точностью. Для решения указанных проблем детально проанализированы варианты низковольтных гиротронов с традиционным резонатором и недавно предложенной разновидностью секционированного резонатора, а также дан расчёт электронно-оптической системы для них. Показано, что при достижении микронной точности изготовления резонаторов при низком рабочем напряжении (5 кВ) возможно получение выходных значений коэффициента полезного действия до 5 % и мощности до 100 Вт на частотах около 0,4 ТГц и выше на второй циклотронной гармонике.

На английском языке
Possibility of Effective High-Frequency Generation in Low-Voltage Gyrotrons at the Second Cyclotron Harmonic
Ben Moshe R.
Bratman V.L.
Zavolsky N.A.
Kalynov Yu.K.
Fedotov A.E.
Einat M.

Despite the high theoretical values of the electron efficiency of the subterahertz gyrotrons working at cyclotron harmonics at low operating voltages, achievement of acceptable output power levels in such devices is a significant challenge due to mode competition, necessity of producing an electron beam with a high current, high ohmic losses in the walls, and the required high accuracy of cavity manufacturing. To solve these problems, we analyze thoroughly variants of low-voltage with conventional cavities and the recently proposed variety of the sectioned cavity, and present a calculation of the electron-optical system for such cavities. It is shown that by ensuring micrometer accuracy of cavity manufacturing at a low operating voltage (5 kV), it is possible to achieve output efficiencies of up to 5% and a power of up to 100 W at frequencies of about 0.4 THz and higher at the second cyclotron harmonic.