Simulation of electron-optical system for 300 GHz relativistic gyrotron

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Calculations were made for a three-electrode magnetron-injector gun with a thermionic cathode for a relativistic gyrotron in the 300 GHz range, which provides the formation of a helical beam with an energy of 250 keV, a current of 100—300 A, and a pitch factor of 1.1. The possibility of generating radiation with a power of more than 8 MW in a gyrotron with a longitudinally slotted cavity has been shown within the framework of three-dimensional PIC-simulations.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Yu. Yu. Danilov

Federal Research Center Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: leontiev@ipfran.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

A. N. Leontyev

Federal Research Center Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: leontiev@ipfran.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

A. M. Malkin

Federal Research Center Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: leontiev@ipfran.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

O. P. Plankin

Federal Research Center Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: leontiev@ipfran.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

R. M. Rozental

Federal Research Center Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: leontiev@ipfran.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

E. S. Semenov

Federal Research Center Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: leontiev@ipfran.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

References

  1. Hu L., Song R., Ma G. et al. // IEEE Trans. Electron Devices. 2018. V. 65. No. 6. P. 2149.
  2. Wang J., Wang G., Wang D. et al. // Sci. Reports. 2018. V. 8. No. 1. P. 1.
  3. Arzhannikov A.V., Sinitsky S.L., Popov S.S. et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2022. V. 50. No. 8. P. 2348.
  4. Глявин М.Ю., Лучинин А.Г., Богдашов А.А. и др. // Изв. вузов. Радиофизика. 2013. Т. 56. № 8. С. 550.
  5. Mondal D., Yuvaraj S., Rawat M. et al. // IEEE Trans. Electron Devices. 2022. V. 69. No. 3. P. 1442.
  6. Rozental R.M., Danilov Yu.Yu., Leontyev A.N. et al. // IEEE Trans. Electron Devices. 2022. V. 69. No. 3. P. 1451.
  7. Zaitsev N.I., Ginzburg N.S., Ilyakov E.V. et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2002. V. 30. No. 3. P. 840.
  8. Зайцев Н.И., Завольский Н.А., Запевалов В.Е. и др. // Изв. вузов. Радиофизика. 2003. Т. 46. № 10. С. 914.
  9. Abubakirov E.B., Chirkov A.V., Denisov G.G. et al. // IEEE Trans. Electron Devices. V. 64. No. 4. P. 1865.
  10. Планкин О.П., Семенов Е.С. // Вестн. НГУ. Сер. физ. 2013. Т. 8. № 2. С. 44.
  11. Семенов Е.С., Планкин О.П., Розенталь Р.М. // Изв. вузов “ПНД”. 2015. Т. 23. № 3. С. 94.
  12. Danilov Yu.Yu., Leontyev A.N., Leontyev N.V. et al. // IEEE Trans. Electron Dev. 2021. V. 68. No. 4. P. 2130.
  13. Харвей А.Ф. Техника сверхвысоких частот. Т. 1. М.: Советское радио, 1965. 784 с.
  14. Ваганов Р.Б., Матвеев Р.Ф., Мериакри В.В. Многоволновые волноводы со случайными нерегулярностями. М.: Советское радио, 1972. 232 с.
  15. Tarakanov V.P. // EPJ Web Conf. 2017. V. 149. Art. No. 04024.
  16. Rozental R.M., Danilov Yu.Yu., Leontyev A.N. // J. Infrared Millimeter. Terahertz Waves. 2022. V. 43. No. 8. P. 654.
  17. Rozental R.M., Tarakanov V.P. // J. Infrared Millimeter. Terahertz Waves. 2022. V. 43. No. 6. P. 479.
  18. Власов С.Н., Жислин Г.М., Орлова И.М. и др. // Изв. вузов. Радиофизика. 1969. Т. 12. № 8. С. 1236.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Geometry of the electrodes of the original version of the EOS and the map of the distribution of the electric field strength (left), dependences of the electric field strength at different cathode rounding radii for operation with a beam current of 300 A (solid curves) and without a beam current (dashed curves) (right).

Download (154KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Geometry of the optimized version of the EOS and the trajectory of electron movement.

Download (102KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Geometry of the interaction space of a relativistic gyrotron and the instantaneous position of macroparticles in PIC modeling: 1 – helical electron beam, 2 – longitudinal slot resonator, 3 – absorber layer.

Download (111KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependence of the energy of macroparticles (smooth line) and pitch factor (horizontal lines) on time (a). Dependence of the output power on time (b). Spectra of the output radiation in the range of 0-100 ns (c) and 100-150 ns (d).

Download (72KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».