Низкочастотные колебания пространственного заряда и их влияние на характеристики винтового электронного потока и параметры гиротронов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.04, кандидат физико-математических наук Самсонов, Дмитрий Борисович

• Самсонов, Дмитрий Борисович
• кандидат физико-математических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Самсонов, Дмитрий Борисович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Формирование ВЭП для систем гиротронного типа.

1.2. Факторы скоростного и энергетического разбросов.

1.2.1. Разброс начальных скоростей электронов.

1.2.2. Шероховатость эмитирующей поверхности.

1.2.3. Нарушение аксиальной симметрии.

1.2.4. Неоднородность эмиссии с катода.

1.2.5. Поле пространственного заряда ВЭП.

1.2.5.1. Статические поля пространственного заряда.

1.2.5.2. Динамические поля пространственного заряда.

1.3. Способы управления электронными процессами, связанными с накоплением пространственного заряда в ловушке гиротрона.

1.4. Экспериментальные методы исследования скоростного и энергетического распределения электронов в ВЭП гиротронов.

1.5. Экспериментальные методы исследования неоднородности эмиссии термокатодов в гиротронах и влияние данного фактора на характеристики ВЭП и параметры гиротронов.

1.6. Выводы из обзора литературы и постановка задач исследования.

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Конструкция и параметры экспериментального гиротрона.

2.2. Методики исследования характеристик ВЭП.

2.2.1. Метод исследования характеристик динамических процессов в

2.2.2. Метод изучения неоднородости эмиссии термокатода МИП.

2.2.3. Метод исследования распределения электронов по энергиям.

2.3. Методы оптимизации распределений электрического и магнитного полей в области формирования ВЭП.

2.3.1. Регулирование распределения электрического поля в области

2.3.2. Регулирование распределения магнитного поля в области компрессии ВЭП.

3. ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОЧЕГО РЕЖИМА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ГИРОТРОНА И НИЗКОЧАСТОТНЫХ ПАРАЗИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА.

4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СПЕКТРЫ ЭЛЕКТРОНОВ В ГИРОТРОНЕ.

4.1. Распределение электронов по энергиям в ВЭП в присутствии СВЧ генерации.

4.2. Влияние паразитных НЧ колебаний на разброс энергий электронов в ВЭП.

5. НЕОДНОРОДНОСТЬ ЭМИССИИ ТЕРМОКАТОДОВ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЭП И ВЫХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ГИРОТРОНА.

5.1. Экспериментальное исследование неоднородности эмиссии гексаборид-лантановых и металлопористых катодов.

5.2. Влияние неоднородности эмиссии с катода ВЭП на характеристики пучка и выходные параметры гиротрона.

6. УПРАВЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ НИЗКОЧАСТОТНЫХ КОЛЕБАНИЙ С ПОМОЩЬЮ НЕОДНОРОДНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

И МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ.

6.1. Подавление НЧК в гиротроне с модифицированной катодной системой.

6.2. Влияние профиля распределения магнитного поля в области компрессии ВЭП на характеристики НЧК.

6.3. Совместное использование методов оптимизации распределений электрического и магнитного поля в гиротроне для подавления паразитных НЧ колебаний.

7. ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОТЫ ГИРОТРОНА В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОГО ПИТЧ-ФАКТОРА И ПОДАВЛЕННЫХ

ПАРАЗИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Низкочастотные колебания пространственного заряда и их влияние на характеристики винтового электронного потока и параметры гиротронов»

В настоящее время перспективными в развитии и применении являются мощные генераторы когерентного излучения миллиметрового и субмиллиметрового диапазона длин волн - электронные мазеры на циклотронном резонансе (МЦР). Данные приборы используются для нагрева плазмы в установках управляемого термоядерного синтеза, дальней радиолокации, ускорения элементарных частиц, модификации свойств материалов и ряда других применений.

Наиболее эффективной и самой распространенной разновидностью МЦР является гиротрон (например, [1-4]). Основные проблемы гиротронов в высо-коэнергетичных приложениях связаны с получением большой выходной мощности в длинноимпульсном и квазинепрерывном режимах работы. Высокие уровни мощности заставляют уделять пристальное внимание эффективности всей системы как при преобразовании энергии электронов в ВЧ излучение, так и при транспортировке винтового электронного потока (ВЭП) от катода до резонатора [5].

Одной из причин, препятствующих улучшению качества ВЭП и, как следствие, повышению эффективности гиротронов, является наличие скоростного и энергетического разброса электронов в пучке. В частности, этот разброс обусловлен существованием паразитных колебаний пространственного заряда на частотах, много меньших циклотронной. Спектр этих колебаний включает низкочастотные составляющие (f ~ 100 МГц), которые связаны с отражением части потока от магнитной пробки и коллективным движением электронов в ловушке между катодом и пробкой. Для выявления путей повышения эффективности работы гиротронов необходимо детальное изучение влияния низкочастотных колебаний (НЧК) пространственного заряда на основные характеристики ВЭП и выходные параметры гиротрона, а также определение способов подавления данных паразитных колебаний.

Важным фактором, определяющим качество ВЭП, является неоднородность эмиссии с термокатода магнетронно-инжекторной пушки (МИП). Неоднородные поля пространственного заряда, обусловленные неоднородностью эмиссии, приводят к возрастанию скоростного разброса электронов, что, в свою очередь, может способствовать возбуждению паразитных НЧК. Кроме того, неоднородное распределение плотности заряда в ВЭП приводит к возбуждению паразитных мод в резонаторе, неравномерной тепловой нагрузке на коллектор и другим паразитным эффектам, снижающим эффективность и предельные параметры гиротронов.

Недостаток сведений о характеристиках паразитных НЧ колебаний и, в частности, их связи с неоднородностями термоэлектронной эмиссии с катода, о влиянии колебаний на характеристики ВЭП и выходные параметры гиротронов, а также о возможных способах управления колебаниями препятствует повышению эффективности гиротронов и достижению предельных выходных параметров таких приборов.

Целями настоящей диссертационной работы являлись определение влияния НЧ коллективных процессов в канале транспортировки пучка и особенностей термоэмиссии с катода на характеристики ВЭП и выходные параметры экспериментального импульсного гиротрона, а также изучение возможностей повышения эффективности гиротрона на основе разработанных способов подавления паразитных НЧ колебаний при оптимизации распределения электрического и магнитного полей в области формирования ВЭП.

Проведение подобных исследований непосредственно в сверхмощных гиротронах мегаваттного уровня мощности, работающих в непрерывном или длинноимпульсном режимах, как правило, затруднено. Имея в виду общность основных физических процессов, происходящих на этапе формирования ВЭП в гиротронах, в качестве экспериментального прибора был выбран 4-мм гиромо-нотрон среднего 100 кВт) уровня мощности, работающий в режиме разовых импульсов. Описанные в работе исследования проводились в постоянном контакте с разработчиками и изготовителями мощных гиротронов (ИПФ РАН, Исследовательский центр г. Карлсруе), что позволяло оценить влияние изучаемых процессов на работу таких приборов и определить общность выявленных закономерностей.

Работа выполнена на кафедре физической электроники Санкт

Петербургского государственного политехнического университета. Научная новизна диссертационной работы:

1. Впервые реализован комплекс слабовозмущающих диагностик в экспериментальном гиротроне, позволяющих получать в условиях одного эксперимента данные об основных параметрах, характеризующих качество ВЭП.

2. Определена количественная связь между амплитудой паразитных низкочастотных колебаний пространственного заряда и энергетическим разбросом электронов в ВЭП.

3. На основе сравнения данных, полученных для катодов с разным типом эмиссионного покрытия, выявлено влияние пространственной однородности термоэлектронной эмиссии на интенсивность и пороговые условия возбуждения паразитных колебаний, а также на выходные параметры ги-ротрона.

4. Экспериментально продемонстрирована возможность эффективного управления низкочастотными колебаниями в гиротроне за счет варьирования распределения электрического поля в прикатодной области МИП и распределения магнитного поля в области компрессии ВЭП.

5. В эксперименте достигнуто повышение КПД экспериментального гиро-трона приблизительно в 1.3 раза по сравнению с начальным расчетным режимом при использовании разработанных методов подавления низкочастотных колебаний.

Практическая ценность настоящей диссертации:

1. Разработанные и опробованные в данной работе методы диагностики могут быть использованы для исследования характеристик ВЭП в гиротронах широкого диапазона параметров, а также в других устройствах с электронными потоками.

Полученные данные по влиянию степени неоднородности эмиссии катода на характеристики ВЭП и выходные параметры гиротрона могут служить основой для выработки требования к эмиттерам, используемым в устройствах гиротронного типа.

Методы подавления паразитных низкочастотных колебаний, опробованные в экспериментальном гиротроне, могут быть использованы для реализации режимов с повышенным питч-фактором и увеличения эффективности современных гиротронов различного назначения. Защищаемые положения:

Новые сведения, необходимые для развития представлений о закономерностях формирования ВЭП и характеристиках пространственного заряда в гиротронах, могут быть получены с помощью разработанного и реализованного комплекса слабовозмущающих экспериментальных методов диагностики позволяющего: измерять азимутальные распределения плотности тока эмитированных электронов с катода с помощью анодного анализатора; исследовать амплитудно-частотные характеристики низкочастотных колебаний пространственного заряда с использованием широкополосного зонда, локально связанного с ВЭП, и внешней антенны; исследовать распределение электронов ВЭП по энергиям с помощью энергоанализатора с высокой чувствительностью, дающего возможность определять энергетический разброс электронов в пучке, равный ~ 0.3 % и более.

Увеличение эмиссионной однородности термокатода МИП, работающего в режиме температурного ограничения эмиссии, приводит к повышению качества формируемого ВЭП за счет снижения скоростного и энергетического разброса электронов в пучке, уменьшения интенсивности паразитных низкочастотных колебаний пространственного заряда, повышения порогового питч-фактора возбуждения колебаний. Влияние данного фактора на качество ВЭП имеет место при величине эмиссионной неоднородности, превышающей некоторое пороговое значение (20 — 25 % для исследованного гиротрона), которое может различаться в разных устройствах гиротронного типа.

3. Возбуждение паразитных низкочастотных колебаний пространственного заряда в ВЭП сопровождается увеличением разброса электронов по энергиям, который может достигать 3 - 4 % в режимах работы с малой амплитудой колебаний вблизи порога их возникновения.

4. Использование методов подавления паразитных низкочастотных колебаний пространственного заряда, основанных на оптимизации распределения электрического и магнитного полей в области формирования ВЭП, позволяет увеличить пороговый питч-фактор возбуждения этих колебаний, что может быть использовано для повышения эффективности преобразования энергии ВЭП в электромагнитное излучение в устройствах гиротронного типа.

Апробация результатов:

Основные результаты диссертации докладывались на Международной конференции «High Energy Density and High Power RF» (Греция, 2005), «XIII Зимней школе-семинаре по СВЧ электронике и радиофизике» (Саратов, 2006), Международной конференции «Strong Microwaves in Plasmas» (H. Новгород, 2006), Международных конференциях «Infrared and Millimeter Waves and Terahertz Electronics» (Китай, 2006, Великобритания, 2007), Международном совещании «Joint Russian-German Meeting on ECRH and Gyrotrons» (H. Новгород -Москва, 2006).

По материалам диссертации опубликовано 15 работ. В списке литературы данные работы перечисляются под номерами [57 — 71].

Структура диссертации:

Во введении кратко изложено обоснование выбора темы диссертации и ее актуальность. Указаны цели исследования, новизна, основные научные результаты, практическая ценность и защищаемые положения данной диссертации.

В главе 1 приведен обзор научно-технической литературы, посвященной проблемам создания сильноточных ВЭП высокого качества для гиротронов, а также методам исследования характеристик ВЭП. В заключительном разделе главы 1 изложены выводы из обзора литературы, выделены нерешенные проблемы и определены задачи исследования.

В главе 2 описаны конструкция и основные характеристики экспериментальной установки, включающей импульсный 4-мм гиротрон, методы экспериментальных исследований и расчетов, выполненных в настоящей диссертации.

Главы 3-7 посвящены описанию и обсуждению результатов проведенных экспериментальных исследований. Глава 3 содержит описание характеристик рабочего режима экспериментального гиротрона и низкочастотных паразитных колебаний пространственного заряда в экспериментальном гиротроне. В главе 4 изложены экспериментальные данные, описывающие энергетические спектры электронов в гиротроне, распределение электронов по энергиям в ВЭП в присутствии СВЧ генерации, а также влияние паразитных НЧ колебаний на разброс энергий электронов в ВЭП. Глава 5 посвящена исследованию неоднородности эмиссии термокатодов и влиянию неоднородности эмиссии на характеристики ВЭП и выходные параметры гиротрона. В главе 6 описываются результаты экспериментов по управлению характеристиками НЧК с помощью неоднородных электрических и магнитных полей. В главе 7 описываются характеристики работы гиротрона в условиях повышенного питч-фактора и подавленных паразитных колебаний.

В заключении обобщены основные результаты работы.

Объем диссертации составляет 127 листов.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В данной главе приводится обзор данных современной научно-технической литературы, касающихся проблем формирования ВЭП высокого качества в системах гиротронного типа. Особое внимание уделяется причинам скоростного и энергетического разброса в ВЭП как основным факторам ухудшения эффективности энергообмена потока электронов с электромагнитным полем в гиротроне. Подробно рассматриваются способы измерения скоростного и энергетического разброса, а также способы измерения неоднородности эмиссии с термокатода в гиротроне и полученные при этом результаты. Анализируются также способы повышения качества ВЭП, связанные с влиянием на отражение электронов от магнитной пробки и развитие паразитных низкочастотных колебаний пространственного заряда.

Заключение диссертации по теме «Физическая электроника», Самсонов, Дмитрий Борисович

1.6. Выводы из обзора литературы и постановка задач исследования

Анализ научно-технической литературы позволяет обосновать следующие выводы:

1. В винтовом электронном потоке гирорезонансных устройств могут развиваться неустойчивости, которые являются причиной возникновения переменных полей пространственного заряда, снижающих качество ВЭП и эффективность работы прибора. Важное место принадлежит низкочастотной неустойчивости, которая развивается в облаке электронов, захваченных в ловушку между катодом и пробкой магнитного поля. Получены данные о влиянии связанных с ней паразитных НЧ колебаний объемного заряда на скоростной разброс электронов в ВЭП и пространственную структуру пучка. Однако недостаточно изучено влияние НЧ колебаний на энергетический спектр электронов, в значительной степени определяющих эффективность гиротронов.

2. Определены основные факторы, влияющие на скоростной разброс электронов в пучке, который, в свою очередь, определяет пороговые условия возбуждения паразитных НЧ колебаний. Одним из важных факторов является неоднородность эмиссии с термокатода МИП. При этом в литературе отсутствует комплексное исследование влияния данного фактора на характеристики ВЭП и выходные параметры гиротрона, которое было бы основано на сравнении достаточного количества эмиттеров, отличающихся эмиссионной неоднородностью.

3. Предложены и изучены эффективные способы управления процессами накопления электронов в ловушке ЭОС гиротронного типа и развития паразитных НЧ колебаний. Актуальным остается вопрос реализации этих способов непосредственно в работающем гиротроне, что позволило бы расширить область стабильной работы прибора в область с большим значением питч-фактора и, как следствие, добиться повышения эффективности гиротрона.

4. Недостаток информации о процессах в ВЭП гиро-приборов в определенной степени обусловлен отсутствием диагностического комплекса, основанного на слабовозмущающих диагностиках, который позволил бы в работающем гиротроне исследовать основной набор характеристик, определяющих качество пучка и параметры выходного излучения прибора.

В настоящей работе были поставлены следующие основные задачи исследований:

1. Разработка и реализация в экспериментальном 4-мм гиротроне комплекса слабовозмущающих диагностик, обладающих высоким пространственным и временным разрешением, которые позволяют определять:

- амплитудно-частотные характеристики динамических процессов в пространственном заряде ВЭП в диапазоне частот до ~ 350 МГц;

- пространственное распределение эмиссии с катода МИП и пространственную структуру ВЭП в коллекторной области;

- разброс электронов по энергиям в коллекторной области с чувствительностью менее 1 %, необходимой для выявления влияния переменных полей, связанных с НЧ колебаниями, на энергетический разброс электронов в ВЭП.

2. Определение влияния паразитных НЧ колебаний на распределение электронов пучка по энергиям в экспериментальном гиротроне.

3. Исследование неоднородностей электронной эмиссии гексаборид-лантановых и металлопористых термокатодов, влияния на степень неоднородности эмиссии режимов тренировки и эксплуатации катодов.

4. На основе сравнения данных, полученных при использовании различных катодов, изучение влияния эмиссионной неоднородности на пространственную структуру ВЭП и скоростной разброс электронов, на характеристики НЧ колебаний и на выходные параметры гиротрона.

5. Реализация эффективных способов подавления НЧ колебаний путем оптимизации распределений электрического и магнитного полей в области формирования ВЭП.

6. С использованием разработанных способов подавления колебаний расширение зоны стабильной работы гиротрона, характеризующейся отсутствием паразитных колебаний, малым разбросом электронов по скоростям и энергиям, в область больших (более 1.5) значений питч-фактора.

7. Исследование возможности повышения эффективности экспериментального гиротрона с достаточно однородным катодом за счет реализации режимов стабильной работы с большим питч-фактором.

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Для решения поставленных в данной работе задач был разработан и изготовлен экспериментальный гиротрон, который был оснащен диагностиками и сопутствующей аппаратурой, необходимыми для комплексного исследования физических процессов в ВЭП и изучения влияния этих процессов на выходные параметры прибора.

2.1. Конструкция и параметры экспериментального гиротрона

Исходя из возможностей имеющихся к моменту создания прибора источников питания и элементов электронно-оптической системы, в качестве экспериментального гиротрона был выбран 4-мм импульсный гиромонотрон с расчетным значением выходной СВЧ мощности, равным -100 кВт. Основные геометрические параметры и характеристики расчетного рабочего режима прибора указаны в табл. 2.1. Схематическое изображение сечения экспериментального гиротрона показано на рис. 2.1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с поставленными задачами в настоящей диссертационной работе было проведено комплексное экспериментальное исследование физических процессов, связанных с возбуждением в ВЭП гиротрона паразитных низкочастотных колебаний пространственного заряда, и их влияния на характеристики ВЭП и выходные параметры 4-мм экспериментального гиротрона. В работе были получены следующие основные результаты:

1. Разработан и реализован комплекс слабовозмущающих диагностик в экспериментальном импульсном гиротроне, обладающих высоким пространственным и временным разрешением, которые позволяют проводить исследования азимутальных распределений плотности эмиссионного тока с катода магнетронно-инжекторной пушки и плотности тока пучка в коллекторной области; амплитудно-частотных характеристик колебаний пространственного заряда ВЭП и паразитного излучения в диапазоне частот до 350 МГц; распределения электронов по энергиям в коллекторной области гиротрона, в том числе, в режимах с предельно малым энергетическим разбросом, превышающим 0.3 - 0.4 %.

2. Определено влияние паразитных НЧ колебаний, связанных с отражением электронов ВЭП от магнитной пробки и накоплением пространственного заряда в ловушке между катодом и полкой магнитного поля, на распределение электронов пучка по энергиям. Показано, что одновременно с возникновением паразитных колебаний разброс электронов ВЭП по энергиям увеличивается до 3 - 4 %.

3. Исследована неоднородность термоэлектронной эмиссии гексаборид-лантановых и металлопористых катодов, а также изменение эмиссионных характеристик катодов в процессе их эксплуатации в гиротроне. Определено влияние степени неоднородности эмиссии катода на амплитуду паразитных НЧ колебаний и пороговый питч-фактор, соответствующий возникновению колебаний, а также на выходную СВЧ мощность и КПД гиротрона. Выполнены оценки влияния степени неоднородности эмиссии на разброс поперечных скоростей в ВЭП.

4. Реализованы эффективные методы управления паразитными НЧ колебаниями в экспериментальном гиротроне при варьировании распределения электрического поля в области МИП и магнитного поля в области магнитной компрессии ВЭП. Оптимизация распределений электрического и магнитного полей позволила существенно снизить интенсивность паразитных колебаний и расширить зону стабильной работы экспериментального гиротрона, характеризующуюся отсутствием колебаний и малым разбросом электронов по скорости и энергии, в область значений питч-фактора, превышающих 1.5.

5. Исследована возможность повышения эффективности экспериментального гиротрона за счет увеличения питч-фактора в режимах с подавленными НЧ колебаниями. При использовании термокатода с коэффициентом эмиссионной однородности, равным 25 %, достигнуто повышение КПД гиротрона примерно в 1.3 раза - с ~ 32 %, что соответствует расчетному режиму с питч-фактором а « 1.28, до ~ 42 % при питч-факторе а ~ 1.55.

В заключение можно отметить, что настоящая работа представляет собой законченное экспериментальное исследование закономерностей возникновения и характеристик низкочастотных колебаний пространственного заряда, их влияния на параметры, характеризующие качество ВЭП и эффективность преобразования энергии в устройствах гиротронного типа. Полученные результаты могут быть использованы в процессе конструирования и изготовления гиро-резонансных приборов различного назначения.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю кандидату физико-математических наук доценту О.И. Лукше за необходимые расчетные данные, помощь в проведении экспериментов, критическое рассмотрение рукописи диссертационной работы, руководителю лаборатории сильноточной и СВЧ электроники СПбГПУ доктору физико-математических наук профессору Г.Г. Соминскому за обсуждение полученных экспериментальных результатов и полезные замечания, а также сотрудникам кафедры физической электроники и радиофизического факультета СПбГПУ за доброжелательное отношение.

Автор признателен сотрудникам Института прикладной физики РАН (Нижний Новгород) В.Е. Запевалову, А.Н. Куфтину, В.К. Лыгину и М.А. Моисееву за помощь в конструировании и создании деталей экспериментального гиротрона и проведенные расчеты, а также сотрудникам ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН К.А. Подушниковой и С.А. Фефелову за изготовление и наладку элементов экспериментальной установки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Самсонов, Дмитрий Борисович, 2008 год

1. Гиротрон: Сб. науч. тр. - Горький: ИПФ АН СССР, 1981. - 255 с.

2. Nusinovich G.S. Introduction to the Physics of Gyrotrons. Baltimore, MD: Johns Hopkins Univ. Press, 2004. - P. 352.

3. Gaponov-Grekhov A.V., Granatstein V.L. Applications of High Power Microwaves. Boston, M.A.: Artech, 1994. - P. 364.

4. Flyagin V.A., Gaponov A.V., Petelin M.I., Yulpatov V.K. The gyrotron // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1977. - Vol. MTT - 25, no. 6. - P. 514-521.

5. Запевалов B.E. Гиротрон: пределы роста выходной мощности и КПД // Известия ВУЗов. Радиофизика. 2006. - Т. 49, №10. - С. 864 - 871.

6. Tsimring Sh. Е. Gyrotron electron beams: velocity and energy spread and beam instabilities // Int. J. Infrared Millimeter Waves. 2001. - Vol. 22, no. 10. - P. 1433-1468.

7. Tsimring Sh. E., Zapevalov V. E. Experimental study of intense helical electron beams with trapped electrons // Int. J. Electron. 1996. - Vol. 81, no. 2. -P. 199-205.

8. Kuftin A. N., Lygin V. K., Manuilov V. N. et al. Advanced numerical and experimental investigation for gyrotrons helical electron beams // Int. J. Infrared Millimeter Waves. 1999. - Vol. 20, no. 3. - P. 361-382.

9. Cai S. Y., Antonsen Т. M., Saraph G., Levush B. Multifrequency theory of high power gyrotron oscillators // Int. J. Electron. — 1992. Vol. 72, no. 5/6. - P. 759-777.

10. Dumbrajs O., Koponen J. P. T. Generalized gyrotron theory with inclusion of electron velocity and energy spreads // Phys. Plasmas. 1999. - Vol. 6, no. 6. -P. 2618-2621.

11. Флягин B.A., Цимринг Ш.Е. Гиротроны: физические основы // Проблемы физической электроники: Сб. науч. тр. Л.: ФТИ, 1987. - С. 122-154.

12. Цимринг Ш.Е. Формирование винтовых электронных пучков // Лекции по электронике СВЧ: Сб. науч. тр. Саратов: СГУ, 1974. - Т. 4. - С. 3-94.

13. Цимринг Ш.Е. О разбросе скоростей в винтовых электронных пучках // Известия ВУЗов. Радиофизика. 1972. - Т. 15, №8. - С. 1247-1259.

14. Авдошин Е. Г., Николаев JI. В., Платонов И. Н., Цимринг Ш. Е. Экспериментальное исследование скоростного разброса в винтовых электронных пучках // Известия ВУЗов. Радиофизика. 1973. - Т. 16, №3. — С. 605612.

15. Авдошин Е.Г., Мельников А. В., Цимринг Ш. Е. Влияние нарушения аксиальной симметрии в системах формирования ВЭП на разброс скоростей электронов // Электронная техника Сер. 1. Электроника СВЧ. — 1975. — №8. С. 67-77.

16. Glyavin М. Yu., Goldenberg A. L., Kuftin А. N. et al. Experimental studies of gyrotron electron beam systems // IEEE Trans. Plasma Sci. -1999. Vol. 27. P. 474-483.

17. Гольденберг A.JI., Мануйлов B.H., Глявин М.Ю. Электроно-оптическая система мощного гиротрона с неадиабатической электронной пушкой // Известия ВУЗов. Радиофизика. 2005. - Т. 48, №6. - С. 517-522.

18. Запевалов В.Е., Куфтин А.Н., Лыгин В.К., Цимринг Ш.Е. Численное моделирование и экспериментальное исследование магнетронно-инжекторных пушек мощных коротковолновых гиротронов // Известия ВУЗов. Радиофизика. 1992. - Т. 35, № 11-12. - С. 998-1007.

19. Запевалов В.Е., Мануйлов В.Н., Цимринг Ш.Е. К теории винтовых пучков с захваченными электронами // Известия ВУЗов. Радиофизика. — 1990. — Т. 33, № 12.-С. 1406-1411.

20. Manuilov V.N., Tsimring Sh. Е. Synthesis of axial-symmetric system forming helical electron beams // Radio Eng. Electron. Phys. 1978. -Vol. 23, no.7. -P. 1486- 1495.

21. Raisky B.V., Tsimring Sh.E. Numerical simulation of nonstationary processes in intense helical electron beams of gyrotrons // IEEE Trans. Plasma Sci. — 1996. — Vol. 24. P. 992- 998.

22. Лукша О.И. Пространственно-временные характеристики винтового электронного потока в электронно-оптической системе гиротронного типа: Дис. . канд. ф.-м. наук: 01.04.04. ЛГТУ. СПб., 1992. - 178 с.

23. Dumbrajs О., Nikkola P., Piosczyk В. On the negative-mass instability in gyro-trons // Int. J. Electrons. 2001. - Vol. 88, no 2. - P. 215 - 224.

24. Гиротроны. Сб. науч. тр. / Под ред. В.А.Флягина. Горький: ИПФ АН СССР, 1989.-216 с.

25. Венедиктов Н.П., Глявин М.Ю., Гольденберг A.JI., Запевалов В.Е. и др. Исследование энергетического спектра электронного пучка после взаимодействия с ВЧ полем в гиротроне // ЖТФ. 2000. - Т. 70, вып. 12. - С. 6366.

26. Li Н., Antonsen Т.М. Space charge instabilities in gyrotron beams // Phys. Plasmas. 1994. -Vol.1. - P. 714-729.

27. Братман В.Л., Глявин М.Ю., Гольденберг А.Л., Савилов А.В. Разброс начальной энергии электронов в гиротроне, обусловленный развитием неустойчивости отрицательной массы в магнетронно-инжекторной пушке // ЖТФ. 2000. - Т. 70, вып. 4. - С. 90-94.

28. Венедиктов Н. П., Глявин М. Ю., Гольденберг А. Л. и др. Измерение разброса начальной энергии электронов в гиротроне // ЖТФ. 2000. — Т. 70, вып. 4. - С. 95-98.

29. Kyhl R.L., Webster H.F. Instability of hollow beams // IRE Trans. Electron Devices. 1958. - ED-3. - P. 172.

30. Лыгин B.K., Цимринг Ш.Е., Шевцов Б.И. О диокотронной неустойчивости винтовых электронных пучков // Известия ВУЗов. Радиофизика. — 1991. — Т. 34, №4.-С. 419-425.

31. Shuldt R., Bone E. Diocotron instability of the electron beam in the drift tube of a gyrotron // Int. J. Infrared Millimeter Waves. 1995. - Vol. 16, no. 10. -P. 1675- 1700.

32. Борзенков Д.В., Лукша О.И. Численное моделирование динамики пространственного заряда в ловушке гиротрона // ЖТФ. — 1997. Т. 67, №9. — С. 98-102.

33. Louksha О. I., Sominskii G. G., Kas'yanenko D. V. Experimental study and numerical modeling of the electron beam formed in the electron-optical system of a gyrotron // J. Comm. Tech. Electron. 2000. - Vol. 45, no. 1. - P. S71-S75.

34. Лукша О.И., Соминский Г.Г. Исследование колебаний пространственного заряда в винтовых электронных пучках систем гиротронного типа // ЖТФ. -1994.-Т. 64, вып. 11.-С. 160-168.

35. Лукша О.И., Соминский Г.Г. Пространственно-временные характеристики коллективных процессов в винтовых электронных пучках систем гиротронного типа // ЖТФ. 1995. - Т. 65, вып. 2. - С. 198-202.

36. Мануйлов В.Н. Численное моделирование низкочастотных колебаний пространственного заряда и потенциала в электронно-оптической системе гиротрона // Известия ВУЗов. Радиофизика. 2006. - Т. 49, №10. - С. 872879.

37. Запевалов В.Е., Малыгин С.А., Мануйлов В.Н., Цимринг Ш.Е. Катодная неустойчивость в мощных гиротронах // Известия ВУЗов. Радиофизика. -1990.-Т. 33, №10. -С. 1193-1196.

38. Piosczyk В. A coaxial magnetron injection GUN (CMIG) for a 2 MW, 170 GHz coaxial cavity gyrotron // Int. J. Infrared Millimeter Waves. 2006. - Vol. 27, no. 8.-P. 1041- 1061.

39. Piosczyk В., Arnold A., Dammertz G. et al. Coaxial Cavity Gyrotron Recent Experimental Results // IEEE Trans. Plasma Sci. - 2002. - Vol. 30, №3. - P. 819-827.

40. Kas'yanenko D. V., Louksha О. I., Piosczyk B. et al. Low-frequency parasitic oscillations in the 74.2 GHz moderate-power pulse gyrotron // Proceedings ofthe Int. Workshop Strong microwaves in plasmas. 2003. - Vol.1. — P. 162 -167.

41. Зайцев Н.И., Ильяков E.B., Кулагин И.С., Шевченко А.С. Исследование магнитного анализатора релятивистских винтовых электронных пучков // Известия ВУЗов. Радиофизика. 2006. -Т. 49, №2. - С. 134-140.

42. Архипов А.В., Ковалёв В .Г., Мишин М.В. и др. Исследование интенсивных импульсных электронных пучков большого сечения // Известия ВУЗов. Радиофизика. 2004. -Т. 47, №5-6. - С. 471- 479.

43. Авдошин Е. Г., Гольденберг A. JI. Экспериментальное исследование адиабатических электронных пушек МЦР // Известия ВУЗов. Радиофизика. — 1973.-Т. 16, № Ю.-С. 1605-1612.

44. Кривошеев П.В., Мануйлов В.Н. Влияние распределения электрического поля в области электростатического зеркала на бомбардировку катода отраженными электронами в МИП гиротронов // Прикладная физика. 2004. -№1. - С. 101-104.

45. Зайцев Н. И., Ильяков Е. В., Кривошеев П. В. и др. Магнетронно-инжекторные пушки для релятивистских гиротронов сантиметрового диапазона длин волн // Прикладная физика. — 2003. №1. - С. 27-34.

46. Кривошеев П.В., Мануйлов В.Н. Учет вторичных электронов при численном моделировании интенсивных винтовых электронных пучков гиротронов // Прикладная физика. 2002. - №3. - С. 80-87.

47. Ilyin V.N., Louksha O.I., Mjasnikov V.E., et al. Effect of emission inhomoge-neities on low-frequency oscillations in gyrotron-type electron beams // Ргос.12л Int. Conf. on High-Power Particle Beams "Beams'98". Haifa, Israel, 1998.-Vol.2.-P. 800-804.

48. J.P. Anderson, S.E. Korbly, R.J. Temkin, M.A. Shapiro, K.L. Felch, S. Cauff-man. Design and emission uniformity studies of a 1.5-MW gyrotron electron gun // IEEE Trans. Plasma Sci. 2002. - Vol. 30. - P. 2117-2123.

49. Nusinovich G.S., Vlasov A.N., Botton M., et al. Effect of the azimuthal inho-mogeneity of electron emission on gyrotron operation // Phys. Plasmas. 2001. - Vol. 8, no. 7. - P. 3473-3479.

50. W.B. Herrmannsfeldt. Electron Trajectory Program. Stanford, California: Stanford University, 1979. - SLAC - 226.

51. Соминский Г. Г. Диагностика пространственного заряда сильноточных электронных систем // Проблемы физической электроники: Сб. науч. тр. -Л.: ФТИ, 1987.-С. 96-121.

52. Электронная пушка мазера на циклотронном резонансе: А. с. 1034536 СССР / Малыгин С.А., Мануйлов В.Н., Цимринг Ш.Е. (СССР).

53. Kern S. Numerical codes for interaction calculations in gyrotron cavities // Proc. 21st Int. Conf. Infrared and Millimeter Waves. Berlin, Germany, 1996. - P. AF2.

54. Термоэлектронные катоды / Кудинцева Г.А., Мельников А.Л., Морозов А.В., Никонов Б.П; Под ред. Н.Д. Девяткова. -М.: Энергия. 1966. 368 с.

55. Krivosheev P.V., Lygin V.K., Manuilov V.N., Tsimring Sh. E. Numerical simulation models of forming systems of intense gyrotron helical electron beams // Int. J. Infrared Millimeter Waves. 2001. - Vol. 22, no. 8. - P. 1119-1145.

56. Самсонов Д.Б., Лукша О.И. Исследование распределения электронов по энергиям в экспериментальном гиротроне // XXXII неделя науки СПбГПУ: материалы НТК. СПб., 2004. - Ч. VI. - С. 65-66.

57. Самсонов Д.Б., Лукша О.И. Экспериментальное исследование влияния эмиссионной неоднородности катода на характеристики 74.2ГТц/100кВт гиротрона //XXXIII неделя науки СПбГПУ: материалы НТК. СПб., 2005. -Ч. VI.-С. 93-95.

58. Самсонов Д.Б., Лукша О.И. Перспективы повышения эффективности мощных гиротронов миллиметрового диапазона длин волн // XXXV неделя науки СПбГПУ: материалы НТК. СПб., 2007. - Ч. VI. - С. 63-65.

59. Лукша О.И., Пиосчик Б., Самсонов Д.Б. и др. Мощные гиротроны для систем управляемого термоядерного синтеза и технологии: поиск путей повышения эффективности// Известия РАН, серия «ЭНЕРГЕТИКА». 2006. -№5. - С. 131-146.

60. Louksha О. I., Piosczyk В., Samsonov D.B. et al. On Potentials of Gyrotron Efficiency Enhancement: Measurements and Simulations on a 4 mm Gyrotron // IEEE Transactions on Plasma Science. 2006. - Vol. 34, №3. - P. 502-511.

61. Лукша О. И., Пиосчик Б., Самсонов Д. Б. и др. Подавление паразитных колебаний пространственного заряда в гиротроне // Известия ВУЗов. Радиофизика. 2006. - Т. 49, №10. - С. 880-886.

62. Лукша О.И., Пиосчик Б., Самсонов Д.Б. и др. Улучшение качества винтового электронного пучка путь к повышению эффективности гиротронов // Материалы XIII Зимней школы-семинара по СВЧ электронике и радиофизике. - Саратов, 2006. - С. 44-45.

63. Лукша О.И., Паутов В.Л., Самсонов Д.Б. и др. Исследование катодов для мощных гиротронов миллиметрового диапазона длин волн // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2007. - № 1. - С. 260-264.

64. Louksha О., Sominski G., Samsonov D. et al. Improvement of gyrotron efficiency by enhancement of beam pitch factor // Proceedings 18th Joint Russian-German Meeting on ECRH and Gyrotrons, CD-ROM. Nizhny Novgorod/Moscow. — 2006.

65. Лукша О. И., Соминский Г.Г., Самсонов Д. Б. и др. Исследование возможностей использования ионной обработки для повышения качества гиротронных катодов // Известия ВУЗов. ПНД. 2008. — Т. 16, №3. - С. 129-139.

66. О. I. Louksha, G. G. Sominski and D. В. Samsonov et al. Effect of ion bombardment on emission characteristics of gyrotron cathodes // 35th IEEE International Conference on Plasma Science June 15 19, 2008. - Karlsruhe, Germany 2008.