Разработана методика оптимизации планарной магнетронно-инжекторной пушки (МИП) с учётом трёхмерной конфигурации электронно-оптической системы и поперечного к направлению поступательного движения пучка дрейфа электронов в скрещённых полях. Приведены рекомендации по минимизации разброса поперечных скоростей при сохранении питч-фактора, приемлемого для эффективного электронно-волнового взаимодействия. Исследовано влияние шероховатости эмиссионной поверхности на параметры и режим работы планарной МИП. Найдены оптимальные электродные конфигурации планарной МИП для гиротрона с рабочей частотой 140 ГГц на первой гармонике циклотронной частоты с ускоряющим напряжением 50 кВ, током 30 А, компрессией магнитного поля 36, обеспечивающие хорошую электропрочность пушки и технологичность конструкции планарной электронно-оптической системы. Полученное расчётное распределение поперечных скоростей в ленточном винтовом электронном пучке обеспечивает возможность селективного возбуждения рабочей моды высокого порядка TE11, 1планарной электродинамической системы и мощность выходного излучения несколько сотен киловатт.

На английском языке
Optimization of the magnetron-injection gun for a high-power planar millimeter-wave gyrotron
Manuilov V.N.
Zaslavsky V.Yu.
Kuftin A.N.
Leshcheva K.A.

We have developed a method for optimization of a planar magnetron-injection gun (MIG) with allowance for the three-dimensional configuration of the electron-optical system and the electron drift in crossed fields, which is transverse to the direction of the translational beam propagation direction. Recommendations are given on how to minimize the spread of transverse velocities by retaining the pitch factor, which is acceptable for efficient electron-wave interaction. The influence of roughness of the emission surface on the parameters and the regime of operation of the planar MIG. The optimal electrode configurations of a planar MIG have been found for a gyrotron with an operating frequency of 140 GHz at the first cyclotron-frequency harmonic with an accelerating voltage of 50 kV, a current of 30 A, a magnetic-field compression of 36. They ensure good electric strength of the gun and machinability of the design of the planar electron-optical system. The obtained calculated distribution of the transverse velocities in the helical ribbon electron beam ensures the possibility of selective excitation of the higher-order operating mode TE11, 1 of a planar electrodynamic system and an output radiation power of several hundreds of kilowatts.