Обзор эффектов пространственного заряда в релятивистских генераторах Черенковского типа с сильноточными электронными пучками

Квазистатический потенциал трубчатого пучка в регулярном волноводе снижает энергию электронов, что приводит к росту оптимального импеданса электронного инжектора по отношению к внутреннему сопротивлению высоковольтного драйвера. Режим взрывной электронной эмиссии с катодной кромки и формирование электронного пучка также существенно зависят от влияния пространственного заряда электронов. При транспортировке трубчатого электронного пучка через замедляющую структуру черенковского генератора частицы собираются в сгустки и локальные поля высокочастотного пространственного заряда могут быть сравнимыми с электрическим полем синхронной волны или пространственной гармоники, препятствуя достижению оптимальных значений группировки и протяжённости взаимодействия во всех вариантах наращивания эффективности генератора. Такие закономерности отмечены в ряде численных и экспериментальных исследований, что оправдывает интерпретацию универсального параметра пространственного заряда как отношения тока электронного пучка к предельному току транспортировки. В обзоре делается вывод о том, что наращивание коэффициента полезного действия прибора до высоких значений, например выше 30÷40 %, возможно лишь при минимизации такого универсального параметра. В частности, это достигается приближением электронного пучка к стенкам замедляющей структуры в неоднородном магнитном поле, вплоть до частичного осаждения тока на них в области группирования и торможения частиц. Такой подход позволяет повысить коэффициент полезного действия прибора до 60 ÷ 70 % в численном моделировании и до 50 ÷ 60 % в эксперименте.