Разработка генератора периодической последовательности ультракоротких электромагнитных импульсов 8-миллиметрового диапазона на основе ускорителя "Сатурн" с двумя соосными излучающим и поглощающим электронными пучками

Проведён теоретический анализ и моделирование генератора периодической последовательности ультракоротких микроволновых импульсов в схеме с двумя соосными цилиндрическими электронными пучками, формируемыми на базе ускорителя «Сатурн» (ИПФ РАН). Внешний цилиндрический пучок обеспечивает усиление излучения при прямолинейном движении вдоль периодической замедляющей системы, в то время как внутренний приосевой - нелинейное циклотронное поглощение. Моделирование включает как электронно-волновое взаимодействие, так и формирование двух электронных пучков в едином катодном узле и их транспортировку в общем вакуумном объёме. Показано, что при напряжении 210 кВ и токах усиливающего и поглощающего пучков 6,0 и 4,4 А соответственно возможна генерация импульсов 8-миллиметрового диапазона длин волн с длительностью 650 пс, пиковой мощностью 540 кВт и периодом следования 3,3 нс.

На английском языке

Design of a generator of a periodic sequence of ultrashort 8-mm electromagnetic pulses based on the "Saturn'' accelerator with two coaxial emitting and absorbing electron beams

Ginzburg N.S.

Vilkov M.N.

Manuilov V.N.

Danilov Yu.Yu.

Konyushkov A.P.

Ilyakov E.V.

Kulagin I.S.

Zotova I.V.

We analyze theoretically and model a generator of a periodic sequence of ultrashort microwave pulses in a scheme with two coaxial cylindrical electron beams formed by the "Saturn'' accelerator (IAP RAS). An external cylindrical beam ensures amplification of the radiation as it moves rectilinearly along a periodic slow-wave system, whereas the internal paraxial beam ensures nonlinear cyclotron absorption. The modeling includes both the electron wave interaction, and the formation of two electron beams in a common cathode unit and their transportation in a common vacuum volume. It is shown that at a voltage of 210 kV and currents of the amplifying and absorbing beams of 6.0 A and 4.4 A, respectively, generation of Ka-band pulses with a duration of 650 ps, a peak power of 540 kW, and a repetition rate of 3.3 ns is possible.