Засыпкин Е.В.
Гинцбург В.А.
 Статья на сайте eLibrary

Представлены результаты экспериментального исследования влияния нарушения аксиальной симметрии катодного узла магнетронно-инжекторной пушки на параметры винтового электронного потока и эффективность двухрезонаторного гироклистрона. В гироусилителе используется электронная пушка, конструкция которой предусматривает возможность перемещения накалённого катода; для смещения катода в радиальной плоскости, перпендикулярной оси системы, используются четыре винта, расположенные под углом 90° друг к другу. Исследованы функции распределения электронов по продольным скоростям в электронных пучках, формируемых различными областями катода, в отъюстированной электронно-оптической системе и при двух значениях его радиального смещения от оптимального положения. Показано, что питч-фактор всего пучка слабо зависит от этого смещения, в то время как разброс продольных скоростей резко растёт при нарушении симметрии катодного узла. Разброс скоростей увеличивается за счёт смещения отдельных функций распределения электронных пучков, эмитированных различными участками катода, в противоположные области продольных скоростей относительно их положения в отъюстированной электронно-оптической системе. Кроме того, возрастание разброса связано с воздействием на проходящий поток переменных полей продольных низкочастотных колебаний в пространственном заряде, накопленном в ловушке между катодом и магнитной пробкой. Основная причина наблюдаемого в эксперименте падения коэффициента полезного действия с ростом смещения определяется расплыванием фазовых сгустков сгруппированного пучка в пространстве дрейфа, когда приходящие в выходной резонатор электроны из-за большого разброса скоростей имеют значительно отличающиеся продольные скорости, вследствие чего часть их попадает в неоптимальные фазы высокочастотного поля рабочей моды резонатора.

На английском языке
Experimental study of the influence of axial misalignment of the cathode in the magnetron-injector gun on the parameters of the electron beam and the efficiency of the gyroklystron
Zasypkin E.V. and Gintsburg V.A.

We present the results of studying experimentally how axial misalignment of the cathode unit in a magnetron-injection gun affects the parameters of the helical electron beam and the efficiency of a two-resonator gyroklystron. The gyroamplifier uses an electron gun, whose design makes it possible to move the heated cathode. Four screws are used to move the cathode in a radial plane perpendicular to the axis of the system, which are located at an angle of 90° to each other. The functions of electron distribution by longitudinal velocities in the electron beams formed by different areas of the cathode are investigated in an adjusted electron-optical system and at two values of its radial displacement from the optimal position. It is shown that the pitch factor of the entire beam depends weakly on this displacement, while the spread of the longitudinal velocities increases sharply when the symmetry of the cathode unit is violated. The velocity spread increases due to the displacement of individual distribution functions of the electron beams emitted by different sections of the cathode into the regions of the longitudinal velocities, which are opposite to each other relative to their position in the adjusted electron-optical system. In addition, the increase in the spread is associated with the influence of the variable fields of the longitudinal low-frequency space charge oscillations, which are accumulated in the trap between the cathode and the magnetic mirror, on the passing beam. The main reason for the observed experimental drop in the efficiency with the increasing bias is determined by the spreading of the phase bunches of the grouped beam in the drift space, when the electrons arriving at the output cavity have significantly different longitudinal velocities due to a large spread in their velocities, which results in that some of them fall into non-optimal phases of the high-frequency field of the working cavity mode.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2024_67_09_757