Развита методика расчёта импульсного магнитного поля в сложной системе соленоидов, запитываемых сдвинутыми во времени импульсами тока. На этой основе проанализирована временная динамика изменения магнитного поля как в области формирования винтового электронного пучка, так и в пространстве его взаимодействия с СВЧ полем в релятивистском гиротроне. Показано, что в некоторые моменты времени степень неоднородности поля в рабочем пространстве гиротрона может достигать 20 %. Найден интервал времени, в течение которого магнитное поле в резонаторе однородно, в эксперименте это позволяет определить момент подачи импульса высокого напряжения для генерации микроволнового излучения. Проведено сравнение расчётных распределений магнитного поля с экспериментальными данными. Развита методика расчёта эволюции во времени параметров винтового электронного пучка, формируемого магнетронно-инжекторной пушкой с импульсным магнитным полем, проведено вычисление скоростного распределения в электронном пучке и найден временной интервал, в течение которого формируется пучок с приемлемыми для генерации параметрами.

На английском языке
Influence of the Foucault currents on excitation of the magnetic field and dynamics of formation of helical electron beams in pulse gyrotrons
Manuilov V.N.
Likhterova P.D.
Ilyakov E.V.
Kulagin I.S.
Zaslavsky V.Yu.

We have developed a method for calculation of the pulsed magnetic field in a sophisticated system of solenoids powered by time-shifted current pulses. The method served as the basis for analysis of the time dynamics of magnetic-field variations both in the region of formation of the helical electron beam, and in the space of its interaction with the microwave field in a relativistic gyrotron. It is shown that at some time instants, the degree of the field nonuniformity in the operating space of the gyrotron can reach 20%. The time interval is found, during which the magnetic field in the cavity is uniform. In the experimental process, this allows one to determine the time instant, at which a high-voltage pulse is fed in for generation of microwave radiation. The calculated distributions of the magnetic field are compared with the experimental data. We have also developed a method for calculation of the time evolution of the parameters of a helical electron beam formed by a magnetron-injection gun with a pulsed magnetic field, calculated the velocity distribution in the electron beam, and found the time interval, during which a beam with the parameters acceptable for generation is formed.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2022_65_05_465