ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В АВТОФАЗНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ПОТОКАХ (англ.)

На основе трехмерной численной модели исследованы динамические процессы в автофазной ЛБВ в режиме обратного преобразования энергии. Показано, что режим обратного преобразования энергии характеризуется зависимостью электронно-волнового взаимодействия от устойчивого состояния захвата электронного сгустка полем ВЧ волны. Проведен анализ динамической расфокусировки в автофазной ЛБВ в режиме обратного преобразования энергии. Расфокусировка электронного потока в динамическом режиме определяется, прежде всего, увеличением плотности пространственного заряда в захваченном электронном сгустке, а затем уже радиальным и азимутальным ВЧ полем замедляющей системы. Последние начинают действовать в выходной части автофазной секции при выходе большого числа электронов из состояния захвата и частичной расфокусировке электронного потока под действием сил поля пространственного заряда. Механизм достижения максимального преобразования ВЧ мощности сопровождается постепенным обмелением потенциальной ямы и развалом электронного сгустка. Обмеление потенциальной ямы до критического уровня имеет место при значительных остаточных величинах входной ВЧ мощности. Токооседание происходит в локальных областях и обусловлено незахваченными электронами и частицами, вышедшими из состояния захвата. Существенная неламинарность электронного потока, приводящая к увеличению токооседания на замедляющую систему, совместно с нарушением состояния захвата, приводит к уменьшению коэффициента полезного действия прибора. Анализ фазовых диаграмм позволяет детально проследить за эволюцией захваченного электронного сгустка, вплоть до момента его разрушения и выделить область длин автофазной секции, на которых процесс преобразования энергии еще имеет место.

1. Кац А.М., Ильина Е.М., Манькин И.А. Нелинейные явления в СВЧ приборах О-типа с длительным взаимодействием. М.: Советское радио, 1975. 295 с.

2. Солнцев В.А., Ведяшкина К.А., Семина Т.С. Анализ двумерных нелинейных эффектов в ЛБВ // Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. 1977. Вып. 6. С. 53-69.

3. Bondarenko B. N., Vorotyntseva I. I. The numerical modeling of the autophase TWT in the intensification regime // Physics in Ukraine. Kiev, 1993. P. 28-30.

4. Воротынцева И.И., Аникин А.В. Минимизация численных погрешностей в динамических моделях крупных частиц // Вестник МГСУ. М, 2011, №4, С.294-299.

5. Vorotyntseva I., Martsenyuk N. Autophase microwave-convertor with multiple energy input //Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. 2016. № 3-4. P. 109-111.

6. Воротынцева И.И., Марценюк Н.О. Оптимизация преобразования энергии в АЛБВ при наложении статических полей //Успехи современной науки и образования. 2016, Т. 8. № 12. С. 117-122.