Способ измерения высокочастотных характеристик ускоряющих структур Советский патент 1985 года по МПК H05H7/00 

Описание патента на изобретение SU1102478A1

11 Изc бpeтeниe относится к области сверхвысокочастотной (СВЧ) техники и может бь1ть использовано при измерени характеристик ускоряющих структур и замедлякмдих систем СВЧ-приборов с распределенным взаимодействием, Известен способ горячих измерений дисперсии и сопротивления связи, основанный на измерении напряжения, соответствующего точке перехода от максимального электронного затухания к максимальному электронному усилению бегущей электромагнитной волны, тока пучка и напряжения, соответству кяцего максимальному усилению, а также величине электронного усиления l Однако измерения по указанному способу требуют определения многих дополнительных параметров, таких как ток; пучка, коэффициент электронного затухания и пр. Точность измерений составляет 10%. Наиболее близким к изобретению по , технической сути является известный способ измерения высокочастотных характеристик ускоряющих структур, основанньш на пропускании через ускоряющую, структуру непрерывного электронного пучка, возбуждении в ней бегущей волны электромагнитного поля, измерении параметров электрическ.рго пучка на выходе структуры и рас чета по аналитическим соотношениям 2. Однако погрешность измерения составляет 12%, что не всегда допустимо Цель изобретения - повышение точности измерений. . Поставленная Цель достигается тем что в известном способе измерения высокочастотных характеристик ускоря ющих структур, основанном на пропускании через ускоряющую структуру непрерывного электронного пучка, возбуждении в ней бегущей волны элек1ро магнитного поля, измерении параметров электронного пучка на выходе структуры и определении параметров по аналитическим соотношениям, изменяют напряжение инжекции электронного пучка, измеряют при этом изменени энергии электронного пучка &W , изменяя мощность Р возбуждаемого в структуре электромагнитного поля, находят максимальное значение величины отношения i WfJT , и высокочастотные характеристики определяют из выражений 8 bexpl-oc) е1 лГР7ин,(с J f синхр/л -амплитуда ускоряющей гармоники электрического поля$ - мощность СВЧ-сигнала; -мощность СВЧ-сигнала, . соответствующая максимальному значению Л М/т1г) напряжение инжекции электронов, соответствующее максимальному значению W/TF; . . замедление фазовой скорости, ускоряющей гармоники, скорость света; ,т - заряд н масса электрона соответственно; L - длина ускоряющей структу- ры; . . oi - полное затухание напряженности электрического поля в ускоряющей структуры. На чертеже представлена структурная схема измерительной установки, реализующей предлагаемый способ. Схема, включает в себя электроннооптическую систему 1, которая форми-. рует электронный ny4ok и инжектирует его в исследуемую ускоряющую структуру 2. Пучок, прошедший через ускоряющую структуру, регистрируется приемником 3, например, изолированным от установки .цилиндром Фара-. дея. Система 1, структура 2 и приемник 3 размещены в вакуумноштотной . оболочке 4, которая расположена внутри фокусирукяцего соленоида 5. Генератор 6 подает в структуру СВЧ-сигнал, мощность которого измеряют ваттметром 7. Напряжение инжекции измеряют вольтметром 8,.а по показаниям электротермического вольтметра 9 определяют максимальное приращение энергии ускоренных в структуре электронов. Физическая сущность способа сводится к следующему. Непрерывный электронный пучок о проходит через пространство взаимодействия. При фиксированных значениях мощности СВЧ-сигнала и его часто-. ты электрометрическим вольтметром измеряют зависимости разности потенциалов uli между катодом электроннооптической системы и приемником пуч ка от величины напряжения инжекции (j . По формуле 4 б-лЦ определя ют семейство зависимостей отношения М/-лГР т.е. от величины напряже ния инжекции для электронов пучка, находящихся в наиболее оптимальных с точки зрения процесса ускорения фазах ус к орякяцей гармоники электрического поля. При измерении характеристик ускорякмцих структур переменного шага из полученного семейства выбирают .зависимость с максимальным отношением uWX-TP и таким образом определяют мощность СВЧ-сигнала син«р которая соответствует этой зависимости, а также напряжение йнжекции U синкр соответствуилцее . этому максимальному отношению, достигаемому лишь для малой доли пучка, находящейся в окрестности максимума ускоряющей гармоники электри ческого поля в синхронизме с этой Гармоникой в течении всего времени их взаимодействия при определенных значениях мощности СВЧ-сигнала и напряжения инжекции. В частном случае измерения характеристик строго периодической структуры определяют анало гичную зависимость AW/lT при достаточно малой мощности СВЧ-сигнала с тем, чтобы ошибка в определении максимального отношения и W/лРр , которое в этом случае достигается при мощности СВЧ-сигнала., стремящейся к нулю, находилась в пределах заданной погрешности измерений. Извест ным методом, например методом замеще ния, определяют полное затухание ot напряженности электрического поля на длине L исследуемой ускоряющей, струк туры. По величине максимального отно шения Л Л/ /нР и соответствующим ей значениям РСИЧХР СИНХР также величине полного затухания определяют характеристики ускоряющей структу ры по вьш1еуказанным выражениям. При величине полного затухания Ы «с 0,02 величина Ё /-fP может быть определена по упрощенному выражению . A-J. ЧГ%1. чинир макс ) причем вносимая погрешность не превышает 1 %. Рассмотрим взаимодействие электронного пучка сускоряющей гармони,кой электрического поля структуры. , При энергий инжектируемого пучка, соответствующей замедлению ускоряющей гармоники электрического поля на данной частоте, для начальной по траектории движения пучка ячейки структуры выполняется условие синхронизма влета электронов в пространство взаимодействия. При определенном уровне мощностр СВЧ-сигнала, подаваемого.в структуру, выполняется условие синхронизма возрастающей в процессе взаимодействия с ускорякицей гармоникой скорости электронов, находящихся в окрестности синхронной фазы волны, с фазовой скоростью гармоники структуры переменного шага. При синхронной фазе, равной нулю, в косинусной системе отсчета отношение действующего электрического поля ускоряющей гармоники к корню квадратному из мощности СВЧ-сигнала будет максимальным и равным измеряемой характеристике 8/4 . Таким образом, максимальное отношение и соответствующее ему .Е Ifp достигаются при напряжении инжекции ОСИНХР и мощности СВЧ-сигнаДля получения высокой точности измерения разности потенциалов между катодом электронно-оптической системы и приемником необходимо достичь выполнения условия « .де R вх выходное сопротивление вольтметра 9, сичхр- ток синхронных электронов пучка. Данный способ некритичен к величи-е и стабильности тока пучка. Наприер, при ли 100 В, RBX 10 Ом . еличина тока синхронных электронов олжна удовлетворять условию Jсинкр lO- . -г А. Величина тока пучка ограичивается сверху условием „ р/ли , оответствующим малости величины ощности, передаваемой пучку в проессе взаимодействия, по сравнению мощностью СВЧ-сигнала. Например, при р 10 Вт и uU . 100 В величина тока пучка 3, 10 А. Выражение (1) можно использовать, сли изменение величины Е l-f вдоль лины исследуемого участка ускоряюей структуры не превышает трёбуемой огрешности измерения. Выражение 2) позволяет определить Пф для начальной ячейки участка ускоряющей структуры. Величина Пф- для конечной ячейки ускоряющей структуры определяется по аналогичной формуле с учетом увеличения начальной энергии электронов W на величину л W , соответствующую синхронной мощности

синкр

Точность измерения разности потенциалов и ./соответствующей приращению энергии в ускорякицей структуре , определяется метрологическими характеристиками используемого вольтметра 9. Например, при относительной погрешнсзсти измерения величины 0,1%

погрешность в определтении замедления не превьшает 0,1-1% в области замедления 20-2.Основной вклад в погрещность определения величины Е /-тГг вносит погрешность измерения мощности СВЧ-сигнала. Например, при погрешности Измерения мощности СВЧ-сигнала 1% погрешность в измерении величины Е/ составляет 0,5-1% даже при значительном полном затухании электромагнитного поля 0,1, определяемом с погрешностью не хуже 5%.

Способ экспериментально проверен на ускоряющей структуре переменного 1шага штырь-кольцо. Результаты.измерений приведены в таблице.

Похожие патенты SU1102478A1

название год авторы номер документа
Способ измерения высокочастотных характеристик ускоряющих структур 1989
  • Козлюк Валерий Васильевич
SU1711349A2
Способ определения высокочастотных параметров ускоряющих структур 1990
  • Смирнов Алексей Владимирович
  • Смирнов Валерий Николаевич
  • Соколов Константин Евгеньевич
SU1742896A1
СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ПОИМПУЛЬСНЫМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ ЭНЕРГИИ И ИСТОЧНИК ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2010
  • Масленников Олег Юрьевич
  • Симонов Анатолий Сергеевич
  • Мусатов Александр Павлович
  • Клементьев Виктор Васильевич
  • Ламонов Сергей Владимирович
  • Шведунов Василий Иванович
  • Пахомов Николай Иванович
  • Ермаков Андрей Николаевич
  • Каманин Андрей Николаевич
  • Шведунов Иван Васильевич
RU2452143C2
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ СВЯЗИ ЗАМЕДЛЯЮЩИХ СИСТЕМ 1971
SU297087A1
СВЧ-УСТРОЙСТВО 1990
  • Петренко В.В.
  • Смирнов А.В.
  • Смирнов В.Н.
  • Соколов К.Е.
SU1826807A1
СПОСОБ ОБЛУЧЕНИЯ КОНВЕРСИОННОЙ МИШЕНИ ИМПУЛЬСАМИ ТОКА УСКОРЕННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2003
  • Баузер Гэри Фредерик
  • Бехтев Б.В.
  • Гришин С.В.
  • Елян В.В.
  • Сычев Б.С.
  • Уваров В.А.
RU2246719C1
Способ определения электродинамических параметров замедляющих систем 1978
  • Жарков Юрий Дмитриевич
  • Мирошниченко Александр Иванович
  • Рачков Валерий Александрович
SU752552A1
ГИБРИДНЫЙ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ПРИБОР ТИПА 0 2002
  • Копылов В.В.
  • Письменко В.Ф.
RU2237943C2
АН СССР 1973
  • Витель А. С. Богомолов
SU392608A1
Способ измерения электродинамических параметров замедляющих систем ламп бегущей волны 1975
  • Филимонов Геннадий Федорович
  • Яскович Игорь Николаевич
SU693476A1

Иллюстрации к изобретению SU 1 102 478 A1

Реферат патента 1985 года Способ измерения высокочастотных характеристик ускоряющих структур

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК УСКОРЯЮЩИХ . СТРУКТУР, основанный на пропускании через уск,орякяцую структуру непрерывного электрического пучка,возбузвдении в ней бегущей волны электромагнитного поля, измерении параметров электронного пучка на.выходе структуры и определении параметров по аналитическим соотношениям, отличаю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, изменяют напряжение инжекции электронного пучка, измеряют при этом изменение энергии электронного пучка W , изменяя мощность Р возбуждаемого в ст руктуре электромагнитного поля, находят максимальное значение величины OTI щёния ь W /-4 и высокочастотные характеристики определяют из выражений - : .L( - 1-ехр(-л еЬ -1Рс„„ р1макс V CNm - амплитуда ускоряющей гаргде МОНИКИ электрическогополя; Р мощность сверхвысокочастотного сигналаJ мощность сверхвысокочассинхр (Л тотного сигнала, соответ- ствуклцая максимальному значению ; Ус«нхр напряжение инжекции электронов, соответствующее максимальному значению . замедление фазовой скорое ти ускоряющей гармоники/ 4 С - Скорость света; , е.т заряд и масса электрона 00 соответственноJ L длина ускоряющей структурщ oi - полное затухание напряженности электрического поля в ускоряющей структуре;

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1985 года SU1102478A1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Дмитриев Б.С
и др
Измерение электродинамических параметров замедлякщих систем с помощью электронного зонда методом малых затуханий, 4
II Эксперимент
- Электронная техника, сер
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Способ получения на волокне оливково-зеленой окраски путем образования никелевого лака азокрасителя 1920
  • Ворожцов Н.Н.
SU57A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ СВЯЗИ ЗАМЕДЛЯЮЩИХ СИСТЕМ 0
SU297087A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

SU 1 102 478 A1

Авторы

Козлюк В.В.

Перов В.В.

Даты

1985-06-30Публикация

1983-01-11Подача