Короткие сильноточные электронные пучки и мощные микроволновые импульсы в форвакуумном диапазоне давлений

Исследовано формирование сильноточного электронного пучка с длительностью около 1 нс в коаксиальном диоде с магнитной изоляцией с холодным катодом при изменении давления остаточного газа. Продемонстрировано, что до перехода от взрывной электронной эмиссии в вакууме к режиму убегания электронов в газе с ростом давления в диоде наблюдается увеличение тока пучка, и для этого диапазона давлений методом динамической рефлектометрии определена трансформация ускоряющего импульса на катоде. Прослежено влияние плазмы остаточного газа на формирование импульсов микроволнового сверхизлучения в релятивистской лампе обратной волны 8-миллиметрового диапазона длин волн, когда в узком интервале давлений наблюдается увеличение, а затем падение мощности генерации. Показано, что ионизационные эффекты в газе приводят к срыву генерации при более низком давлении по сравнению с границей возникновения пробоя электродинамической структуры генератора тестовым сверхвысокочастотным импульсом с мощностью около 300 МВт.

На английском языке

Short, high-current electron beams and high-power microwave pulses in the forevacuum pressure range

Ginzburg N.S.

Zotova I.V.

Zubarev N.M.

Rostov V.V.

Sharypov K.A.

Shpak V.G.

Shynailov S.A.

Yalandin M.I.

We study the formation of a high-current electron beam with a duration of 1 ns in a magnetically insulated coaxial diode with a cold cathode under varying residual gas pressure. It is demonstrated that before the transition from explosive electron emission in vacuum to the electron runaway regime in a gas, an increase in the beam current with increasing pressure in the diode is observed, and for this pressure range the transformation of accelerating pulse at the cathode is determined by dynamic reflectometry. The influence of the residual gas plasma on the formation of microwave superradiance pulses in the Ka-band relativistic backward-wave oscillator, where an increase and then a decrease in the generation power take place in a narrow pressure range, is followed. It is shown that ionization effects in the gas lead to a failure in microwave oscillation at a lower pressure compared to the boundary of the oscillator electrodynamic structure breakdown by a test microwave pulse with a power of 300 MW.