Гиротроны с конусообразными резонаторами

Abstract

Произведено сравнение эффективности цилиндрического, конического и биконического типов резонаторов гиротронов. По результатам сравнения трех исследуемых вариантов профиля гиротрона были сделаны выводы, что наименее эффективным является профиль регулярного типа. Данный вид резонатора позволил достичь уровня коэффициента полезного действия лишь в 23 %. Повысить коэффициент полезного действия в гиротронах с регулярным волноводом можно только за счет наличия нескольких мод или с помощью рекуперациии электронов на коллекторе. Средним вариантом по коэффициенту полезного действия является биконический профиль резонатора. Его коэффициент полезного действия получился равным 42 %. При проведении научного исследования было выявлено увеличение коэффициента полезного действия для гиротронов с коническими резонаторами с 23 до 50 % на волне TE01. Стоит отметить, что для получения такого коэффициента полезного действия необходимо производить группировку электронов по фазе в нарастающем высокочастотном поле посредством электромагнитного поля с дальнейшим отбором энергии у электронного потока в сильном спадающем электромагнитном поле. Коэффициент полезного действия, достигающий 50 %, существенно выше коэффициента полезного действия гиротрона с регулярным профилем резонатора ~30 %. Коэффициент полезного действия гиротрона для профиля волновода с коническим резонатором и с рекуперацией на коллекторе может достигать уровня в 80 %. Для проведения расчетов использовался программный комплекс КЕДР, в частности, оптимизация параметров гиротронов проводилась с помощью программного продукта GYRO-K. Данный программный продукт имеет ряд преимуществ перед другими подобными программными продуктами, основанных на «PIC» коде. GYRO-K позволяет получить высокую скорость сходимости при решении краевых задач, а также решать задачу оптимизации профиля волновода гирорезонансных приборов за приемлемое время счета. Гиротроны на коническом резонаторе могут найти широкое применение в промышленности при создании эффективных гиротронов для спектроскопии, диагностики различных сред и для технологических нужд.