Генератор дифракционного излучения Советский патент 1986 года по МПК H01J25/00 

Изобретение относится к электронике СВЧ миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов, в частности„к генераторам СВЧ с открытым резонатором.

Известен оротрон, содержащий открытый резонатор, образованный сферическим и плоским зеркалами, периодическую структуру в виде дифракционной решетки, нанесенную на плоское зеркало, коллектор, соленоид, устройство для вывода энергии.

Недостатком этого генератора является отсутствие возможности электронной подстройки излучаемой частоты.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому.является генератор дифракционного излучения (ГДИ), содержащий открытый резонатор, состоящий из плоского и сферического зеркал, устройство для вывода энергии, периодическую структуру, электронно-оптическую систему ,с като дом, расположенным на поверхности плоского зеркала, и коллектор.

В известном генераторе также затруднена электронная подстройка частоты.

Целью изобретения является расширение диапазона электронной.перестройки частоты.

Для достижения указанной цели в генераторе дифракционного излучения, содержащем открытый резонатор, состоящий из плоского и сферического зеркал, устройство для вьгоода энергии, периодическую структуру, расположенную на поверхности плоского зеркала, электронно-оптическую систему с катодом и коллектором, периодическая структура имеет форму радиальной решетки, ламели которой расположены вдоль радиусов, а электронно-оптическая система выполнена формирующей кольцевой электронный поток, при этом катод, выполненньй секционированным, и коллектор расположены вдоль радиуса решетки и обращены рабочими поверхностями в противоположные стороны. I .

В одном из вариантов предложенного генератора ламели периодической структуры могут быть вьшолнены в виде равнобедренных треугольников.

На чертеже схематично изображен предложенный генератор дифракционного излучения; на фиг.2 - вид на вну

треннюю поверхность плоского зеркала.

Предложенный генератор дифракционного излучения содержит сферическое

зеркало 1, плоское зеркало 2, отверстие 3 для вывода энергии, периодическую структуру А, катод 5, разделенный на секции, коллектор 6, катзшг ки 7 фокусирующего соленоида, кольцевой электронный поток 8. Сферическое зеркало 1 обращено вогнутой стороной к плоскому зеркалу 2 и оба они имеют общую ось вращения. На внутренней стороне плоского зеркала расположены периодическая структура 4, катод 5, коллектор 6. Катушки 7 фокусирующего соленоида расположены соосно с открытым резонатором, образованньм сферическим 1 и плоским 2

0 зеркалами, и находятся в невакуумной области ГДИ.

ГДИ работает следуюш им образом. Катод 5, выполненный в виде секций, испускает поток 8 электронов, который под действием магнитного поля фо кусирутощего соленоида, образованного двумя катушками 7, формируется в электронный пучок. Последний, пролетая над периодической структурой 4,

0 возбуждает над ней пространственные гармоники, фазовые скорости которых меньше скорости света. При скоррсти электронного пучка, близкой к скорости одной из пространственных гармо, ник, происходит эффективное взаимодействие электронного гучка с Е-составляющей высокочастотного поля открытого резонатора, состоящего из сферического зеркала 1 и плоского

Q зеркала 2. При токе электронного щгчка, большем его пускового значения, система резонатор - электронный пучок периодическая структура самовозбуадается и генерирует электроj магнитные колебания типа fEKg а ,

где первый индекс указывает на отсутствие вариаций поля по координате (f , второй характеризует изменение поля по радиусу , а третий - изменение поля по - расстоянию между сферическим зеркалом 1 и плоским зеркалом 2,1.

Длина волн излучения оценивается следующей формулой:

55 , Р f Р

где р - период элементов периодической структуры.

1. ГЕНЕРАТОР ДИФРАКЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий открытый резонатор, состоящий из плоского и сфе.рического зеркал, устройство для вывода энергии, периодическую структуру, расположенную на поверхности плоского зеркала, электронно-оптическую систему с катодом и коллекто.ром, о тлич.ающий с я тем, что, с целью расширения диапазона электронной перестройки частоты, периодическая структура имеет форму радиальной решетки, ламели которой расположены вдоль радиусов, а электронно-оптическая система формирует кольцевой электронный поток, при этом катод, выполненный секционированным, и коллектор расположены вдоль радиуса решетки и обращены своими рабочими поверхностями в противоположные стороны. . 2. Генератор по п.1, отличаi ющийся тем, что ламели периоди- ческой структуры выполнены в виде W равнобедренных треугольников. с о СП сд СП