RU2668271C1 - Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения свч- диапазона - Google Patents
Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения свч- диапазона Download PDFInfo
- Publication number
- RU2668271C1 RU2668271C1 RU2017128971A RU2017128971A RU2668271C1 RU 2668271 C1 RU2668271 C1 RU 2668271C1 RU 2017128971 A RU2017128971 A RU 2017128971A RU 2017128971 A RU2017128971 A RU 2017128971A RU 2668271 C1 RU2668271 C1 RU 2668271C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photocathode
- electromagnetic radiation
- anode
- broadband electromagnetic
- emp
- Prior art date
Links
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 12
- QHRPVRRJYMWFKB-UHFFFAOYSA-N [Sb].[Cs] Chemical compound [Sb].[Cs] QHRPVRRJYMWFKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
Landscapes
- Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано при разработке генераторов широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) в сантиметровом диапазоне длин волн. Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона представляет собой плоский фотокатод 1 и расположенный на некотором от него расстоянии анод 2, который выполнен в виде проводящих пластин, установленных под углом к поверхности фотокатода 1. Пластины установлены с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода 1. Данное изобретение позволило повысить эффективность генерации и получить импульсы широкополосного ЭМИ СВЧ-диапазона в частотном режиме работы и при этом сохранить и продлить срок службы фотодиода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано при разработке генераторов мощных широкополосных электромагнитных импульсов (ЭМИ) в сантиметровом диапазоне длин волн.
Известно устройство для генерации широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) СВЧ-диапазона, описанное в патенте РФ №2488909, опубл. 27.07.2013, под названием «Способ генерации широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) СВЧ-диапазона и устройство для его осуществления», включающий в себя плоский вакуумный фотодиод, систему ввода лазерного излучения (ЛИ), обеспечивающую наклонное падение ЛИ на фотокатод, систему вывода ЭМИ, вакуумную камеру, расположенную над анодом, импульсный или импульсно-периодический лазер, генератор импульсов напряжения, содержащий несколько одинаковых элементов, состоящих из плоского фотодиода с отражающими ЭМИ электродами и вакуумной камеры над ним, соединенных в стопку, системы ввода ЛИ и вывода ЭМИ расположены на противоположных торцах фотодиодов.
К недостаткам данного изобретения следует отнести следующее.
Для инициирования эмиссии электронов с фотокатода используется отражение лазерного излучения от поверхностей электродов. Однако фотокатоды с высокой квантовой эффективностью имеют низкий коэффициент отражения излучения, что приведет к существенному ограничению рабочей длины катода и неравномерной эмиссии электронов по длине катода, либо к необходимости использовать неэффективные фотокатоды е большим коэффициентом отражения.
Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является техническое решение, описанное в работе А.А. Кондратьев, Ю.Н. Лазарев, А.В. Потапов и др. «Экспериментальное исследование генератора ЭМИ СВЧ-диапазона на основе сверхсветового источника», Доклады РАН, 2011, Т. 438, №5, С. 615, включающее в себя анод, вакуумный фотодиод с плоским фотокатодом, систему ввода лазерного излучения (ЛИ), обеспечивающую наклонное падение ЛИ на фотокатод, систему вывода электромагнитного излучения (ЭМИ), импульсный или импульсно-периодический лазер, источник напряжения.
Недостатком данного технического решения является использование в генераторе прозрачного для электронов анода, выполненного в виде сетки из тонких проводящих элементов. При работе фотодиода в частотно-импульсном режиме возможен их быстрый нагрев, провисание и замыкание катод-анодного зазора. Другим недостатком является попадание высокоэнергетичных электронов на окно ввода лазерного излучения, что приводит к десорбции газов отравляющих фотокатод, тем самым, уменьшая срок службы фотодиода.
Задача настоящего изобретения заключается в создании устройства, позволяющего повысить эффективность генерации и получить импульсы широкополосного ЭМИ СВЧ-диапазона в частотном режиме работы, при этом сохранить и продлить срок службы фотодиода.
Это достигается тем, что в устройстве генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, включающем в себя анод, вакуумный фотодиод с плоским фотокатодом, систему ввода лазерного излучения (ЛИ), обеспечивающую наклонное падение ЛИ на фотокатод, систему вывода ЭМИ, импульсный или импульсно-периодический лазер, источник напряжения, согласно изобретению, анод выполнен в виде набора проводящих пластин, установленных с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода, с зазором между собой и зафиксированных под углом к фотокатоду.
Кроме того, пластины анода выполнены совместно с пружинными элементами.
Технический результат заключается в том, что удалось повысить эффективность генерации за счет того, что ЭМИ выводится из разрядного промежутка не через торец, а между анодными пластинами, образуя тем самым единичные источники ЭМИ, излучение которых когерентно складывается в узконаправленный пучок, выходящий в направлении зеркальном углу падения лазерного излучения, через которые и вводится инициирующее лазерное излучение, увеличить длительность непрерывной генерации за счет использования более массивных, чем проволочки, пластин с пружинными элементами для предотвращения их деформации, а также увеличить срок службы фотодиода, предотвратив попадание ускоренных электронов на входное окно.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
Новые признаки устройства генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона (анод выполнен в виде набора проводящих пластин, установленных с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода, с зазором между собой и зафиксированных под углом к фотокатоду) не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».
На чертеже изображен пример выполнения устройства генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, на котором обозначены следующие позиции:
1 - плоский фотокатод;
2 - анод.
Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона представляет собой плоский фотокатод 1 и расположенный на некотором от него расстоянии анод 2, который выполнен в виде проводящих пластин, установленных под углом к поверхности фотокатода 1. Пластины, установлены с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода 1.
Работа устройства генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, изображенного на чертеже, начинается с подачи импульса напряжения на катод-анодный промежуток. В момент достижения максимума напряжения фотокатод 1 (например, сурьмяно-цезиевый) облучают импульсным лазерным излучением с плоским фронтом, наклонно падающим на него через анод 2, выполненный в виде проводящих пластин, например из коррозионностойкой стали 12Х18Н9Т, создают импульс тока, распространяющегося вдоль межэлектродного промежутка со сверхсветовой фазовой скоростью, осуществляют генерацию ЭМИ внутри разрядного промежутка и вывод ЭМИ через зазоры между пластинками анода 2, выполненными совместно с пружинными элементами, образуя тем самым единичные источники ЭМИ. Излучение единичных источников, когерентно складывается в узконаправленный пучок, выходящий в направлении зеркальном углу падения лазерного излучения.
Заявляемое устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона позволило добиться повышения эффективности генерации, получить импульсы широкополосного ЭМИ СВЧ-диапазона в частотном режиме работы и при этом увеличить срок службы фотодиода.
Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, экспериментально подтверждена работоспособность устройства генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения СВЧ-диапазона и способность достижения усматриваемого заявителем технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».
Claims (2)
1. Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) СВЧ-диапазона, включающее в себя анод, вакуумный фотодиод с плоским фотокатодом, систему ввода лазерного излучения (ЛИ), обеспечивающую наклонное падение ЛИ на фотокатод, систему вывода ЭМИ, импульсный или импульсно-периодический лазер, источник напряжения, отличающееся тем, что анод выполнен в виде набора проводящих пластин, установленных с перекрыванием свободного пролета электронов, вылетающих в перпендикулярном направлении к поверхности фотокатода, с зазором между собой и зафиксированных под углом к фотокатоду.
2. Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения (ЭМИ) СВЧ-диапазона по п. 1, отличающееся тем, что пластины анода выполнены совместно с пружинными элементами.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017128971A RU2668271C1 (ru) | 2017-08-14 | 2017-08-14 | Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения свч- диапазона |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017128971A RU2668271C1 (ru) | 2017-08-14 | 2017-08-14 | Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения свч- диапазона |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2668271C1 true RU2668271C1 (ru) | 2018-09-28 |
Family
ID=63798073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017128971A RU2668271C1 (ru) | 2017-08-14 | 2017-08-14 | Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения свч- диапазона |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2668271C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2175154C2 (ru) * | 1999-11-15 | 2001-10-20 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Генератор электромагнитных импульсов |
US20050264148A1 (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-01 | Applied Materials, Inc. | Multiple electron beam systems |
RU2361313C1 (ru) * | 2007-11-26 | 2009-07-10 | Российская Федерация от имени которой выступает государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии | Генератор электромагнитных импульсов |
US20100148667A1 (en) * | 2006-07-05 | 2010-06-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photocathode, electron tube, field assist type photocathode, field assist type photocathode array, and field assist type electron tube |
RU2488909C2 (ru) * | 2011-07-06 | 2013-07-27 | Юрий Николаевич Лазарев | Способ генерации широкополосного электромагнитного излучения свч диапазона и устройство для его осуществления |
-
2017
- 2017-08-14 RU RU2017128971A patent/RU2668271C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2175154C2 (ru) * | 1999-11-15 | 2001-10-20 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Генератор электромагнитных импульсов |
US20050264148A1 (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-01 | Applied Materials, Inc. | Multiple electron beam systems |
US20100148667A1 (en) * | 2006-07-05 | 2010-06-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photocathode, electron tube, field assist type photocathode, field assist type photocathode array, and field assist type electron tube |
RU2361313C1 (ru) * | 2007-11-26 | 2009-07-10 | Российская Федерация от имени которой выступает государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии | Генератор электромагнитных импульсов |
RU2488909C2 (ru) * | 2011-07-06 | 2013-07-27 | Юрий Николаевич Лазарев | Способ генерации широкополосного электромагнитного излучения свч диапазона и устройство для его осуществления |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Доклады Академии Наук, 2011, т. 438, N 5, c. 615-618. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Parson et al. | A frequency stable vacuum-sealed tube high-power microwave vircator operated at 500 Hz | |
RU2488909C2 (ru) | Способ генерации широкополосного электромагнитного излучения свч диапазона и устройство для его осуществления | |
RU2668271C1 (ru) | Устройство генерации импульсов широкополосного электромагнитного излучения свч- диапазона | |
Yushkov et al. | Plasma mass-charge composition of a vacuum arc with deuterium saturated zirconium cathode | |
CN104411084A (zh) | 等离子体级联激光离子加速装置 | |
Maksimchuk et al. | Energy scaling of quasi-monoenergetic electron beams from laser wakefields driven by 40-TW ultra-short pulses | |
RU2562831C1 (ru) | Генератор электромагнитных импульсов | |
EP2835039B1 (en) | A method for stabilizing a plasma and an improved ionization chamber | |
Loza et al. | Increase in the average radiation power of a plasma relativistic microwave generator | |
RU170782U1 (ru) | Вакуумный разрядник | |
Walter et al. | Imaging of the explosive emission cathode plasma in a vircator high-power microwave source | |
JP2748984B2 (ja) | チャネルプレートを備えたイメージ増強管の操作方法およびチャネルプレートを備えたイメージ増強管装置 | |
Takahashi et al. | Efficient laser wakefield acceleration by using mid-infrared pulses | |
Andreev | Superstrong light (achievements and prospects) | |
RU2552518C2 (ru) | Способ генерации широкополосного электромагнитного излучения свч диапазона | |
RU2611574C2 (ru) | Способ генерации электромагнитного излучения свч диапазона | |
KR101104484B1 (ko) | 펨토초 전자빔 발생장치 | |
SU803736A1 (ru) | Рел тивистский магнетрон | |
RU2614986C1 (ru) | Сверхширокополосный генератор электромагнитных импульсов | |
Fasano et al. | Modeling the Formation of Nanometer-Scale High-Density Electron Bunches in Relativistic Laser-Solid Interaction: Effects of Numerical Resolution | |
Rosolen et al. | Few-Cycle-Pulse-Driven Metasurface-Based Multi-Color X-ray Source | |
RU171229U1 (ru) | Вакуумный разрядник | |
Klimov et al. | Relativistic Cherenkov microwave oscillator without a guiding magnetic field | |
Yousef-Zamanian et al. | Investigation of radiation mechanism in THz generation based on laser-induced plasma in air | |
Takahashi et al. | Evaluation of Efficient Laser Plasma Acceleration Driven by a Relativistic Mid-inFrared Laser Field |