Радиационная неустойчивость релятивистского пучка электронов, движущегося в двусвязном резонаторе

 Рассмотрено развитие радиационной неустойчивости в двусвязном несимметричном резонаторе для  релятивистского случая с учетом объемного заряда пучка. В приближении малого сигнала получены выражения для потери энергии частицей, пролетающей через резонатор, и величины модуляции тока пучка. На основании аналитических и численных расчетов показано, что симметричная конфигурация обеспечивает наибольшую скорость развития неустойчивости. Установлено, что с ростом начальной энергии электронов величина модуляции тока пучка и эффективность передачи энергии от частиц электромагнитному полю убывают. Увеличение плотности пучка вносит положительный эффект в развитие радиационной неустойчивости. Полученные результаты важно учитывать при разработке генераторов электромагнитного излучения либо системы модулирования тока пучка на базе двусвязного резонатора. 

1. The split-cavity oscillator: a high-power E-beam modulator and microwave source / M. B. M. Marder[et al.] // IEEE Trans. Plasma Sci. – 1992. – Vol. 20. № 3. – P. 312–331. https://doi.org/10.1109/27.142833

2. Baryshevsky, V. G. Relativistic split-cavity oscillator [Electronic resource] / V. G. Baryshevsky // arxiv.org. – 2014. – Mode of access: arxiv.org/abs/1402.3403. – Date of access: 27.10.2020.

3. Lemke, R. W. Theoretical and experimental investigation of a method for increasing the output power of a microwave tube based on the split-cavity oscillator / R. W. Lemke, M. C. Clark, B. M. Marder // J. Appl. Phys. – 1994. – Vol. 75, № 10. – P. 5423–5432. https://doi.org/10.1063/1.355698

4. A new method for increasing output power of a three-cavity transit time oscillator / He Jun-Tao [et al.] // Chin. Phys. Lett. – 2004. – Vol. 21, № 7. – P. 1302–1305. https://doi.org/10.1088/0256-307x/21/7/033

5. Barroso, J. J. Coupled circular cavities for transit-time microwave tubes / J. J. Barroso, J. P. L. Neto // IEEE Trans. Plasma Sci. – 2010. – Vol. 38, № 6. – P. 1385–1390. https://doi.org/10.1109/tps.2009.2038384

6. Barroso, J. J. Electron bunching in split-cavity monotrons / J. J. Barroso // IEEE Trans. Plasma Sci. – 2009. – Vol. 56, № 9. – P. 2150–2154. https://doi.org/10.1109/ted.2009.2026323

7. Sotnikov, G. V. Eigen frequencies and field structure of axially symmetric split-cavities / G. V. Sotnikov, Yu. V. Tkach, S. L. Scherbina // Electromagnetic Phenomena. – 2008. – Vol. 8, № 1 (19). – P. 46–61.

8. Yun-Jian Zhang. Study of a compact external magnetic field radial split-cavity oscillator / Yun-Jian Zhang, Qiao Sheng Ma, XiongLuo // Chin. Physics C. – 2011. – Vol. 35, № 4. – P. 381–386. https://doi.org/10.1088/1674-1137/35/4/011

9. Theoretical and experimental researches on C-band three-cavity transit-time effect oscillator / Zhikai FAN [et al.] // Sci. Chin. Ser. G, Physics, Mechanics & Astronomy. – 2004. – Vol. 47, № 3. – P. 310–329. https://doi.org/10.1360/02yw0316

10. Billen, J. H. Poisson Superfish / J. H. Billen, L. M. Young. – LA-UR-96-1834.

11. Мороз, И. В. Радиационная неустойчивость в расщепленном резонаторе / И. В. Мороз, А. А. Ровба // Журн. Белорус. гос. ун-та. Физика. – 2019. – № 3. – С. 22–30. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2019-3-22-30

12. Джексон, Д. Классическая электродинамика / Д. Джексон. – М.: Мир. – 1965. – 702 с.