Теорія магнетронів на просторовій гармоніці з холодним вторинно-емісійним катодом - Автореферат

Національна академія наук України Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукОсновною відмінністю є синхронізація електронного потоку з першою зворотною просторовою гармонікою не ?-видної моди коливальної системи магнетрона, у той час як в класичних магнетронах використовується основна гармоніка ?-моди. Метою цією роботи була розробка математичної моделі магнетрона, яка враховує особливості магнетронів на просторовій гармоніці, та дослідження за її допомогою фізичних процесів, що властиві цим приладам. Відповідно до цього в роботі було вирішено наступні задачі: 1) Розробка математичної моделі магнетрона на просторовій гармоніці, яка описує фізичні процеси у самоузгодженій постановці. 2) Розробка двох варіантів математичного опису властивостей коливальної системи магнетрона на просторовій гармоніці, які дозволяють досліджувати різні ефекти взаємодії електронів з ВЧ полем. Таким чином, у якості конкретних обєктів дослідження було обрано магнетрони на просторовій гармоніці з холодним вторинно-емісійним катодом, призначених для генерації на довжинах хвиль 8 та 2 міліметри, які розробляються в Радіоастрономічному інституті НАН України.У першому розділі дисертації “Огляд літератури” міститься коротка історія розробки магнетронів на просторовій гармоніці з холодним вторинно-емісійним катодом та аналіз попередніх теоретичних досліджень магнетронних приладів. У другому розділі “Математична модель магнетрона на просторовій гармоніці з холодним вторинно-емісійним катодом” формулюються основні фізичні явища, на яких базується робота цих приладів, та пропонується математичний опис цих явищ, орієнтований на числове моделювання методом великих частинок. У основі роботи магнетронів на просторовій гармоніці з холодним вторинно-емісійним катодом лежать три основні процеси: нелінійна взаємодія електронного потоку з коливальною системою магнетрона, ефекти просторового заряду, та вторинна емісія з холодного катоду, викликана його зворотним бомбардуванням електронами. Перший базується на передумові, що ВЧ поле в магнетроні має таку ж структуру, як і біжуча хвиля у холодній коливальній системі, і може бути записано як де - розподіл ВЧ поля у просторі в холодній коливальній системі, - власна частота робочої моди, та - повільно змінні амплітуда та фаза ВЧ поля. У цьому випадку поведінка ВЧ поля описується зміною амплітуди та фази де - добротність коливання, - його норма, - потужність взаємодії електронів з ВЧ полем, - обєм простору взаємодії, - щільність струму у просторі взаємодії.Основними результатами цієї роботи є: 1) Розроблено математичну модель магнетрона на просторовій гармоніці з холодним вторинно-емісійним катодом, яка самоузгоджено враховує електронно-хвильову взаємодію, ефекти просторового заряду, та вторинну емісію з холодного катоду. 3) За допомогою розробленої моделі було виявлено такі властивості досліджуваних приладів як відсутність періодичності просторового заряду, взаємодія електронів з несинхронною просторовою гармонікою ВЧ поля, наявність мультистабільності, неможливість передбачення співвідношення між амплітудами компонент дублету на базі одних лише даних холодних вимірювань. 4) Запропоновано можливий сценарій збудження ВЧ коливань у магнетронах на просторовій гармоніці з холодним вторинно-емісійним катодом.

Основний зміст роботи