ИСТИНА

Обсуждается возможность создания мощных и высокоэффективных поперечно-волновых устройств СВЧ с использованием ленточных электронных пучков. Проводится изучение кинематики и динамики ленточного электронного потока в плоско- и аксиально-симметричных магнитных полях. Исследуется устойчивость ленточного пучка. Проводится поиск высокоэффективных режимов преобразования энергии мощного микроволнового излучения в постоянный ток.

В ходе реализации проекта будут найдены высокоэффективные режимы преобразования микроволновой энергии в энергию постоянного тока. Ожидается, что созданная модель ленточного электронного пучка подтвердит возможность создания поперечно-волновых СВЧ-устройств мощностью до 0,5 МВт и эффективностью преобразования более 70%. В качестве таких устройств, к примеру, может выступать циклотронный преобразователь энергии, который может быть использован в системах беспроводной передачи энергии (солнечная космическая энергетика, электроснабжение летательных аппаратов). Траекторный анализ пучка позволит определить параметры пучка и полей для его транспортировки без существенных искажений в поперечном сечении. Также будет изучена группировка электронов в ленточном пучке. Ожидается, что в пучке, помещённом в плоско-параллельное магнитное поле, будет образовываться два сгустка на период. Кроме того, будут дополнительно изучены вопрос фокусировки ленточного пучка и вопросы рекуперации пучка с учётом эффекта "обратных" электронов и вторичной эмиссии. Полученные результаты могут быть использованы для разработки практических конструкций поперечно-волновых СВЧ-устройств.

Коллектив лаборатории имеет многолетний опыт изучения, разработки и создания устройств СВЧ с цилиндрическими электронными пучками что может быть непосредственно использовано при изучении ленточного электронного пучка. Коллективом разработана трёхмерная модель ленточного электронного пучка в статическом продольном магнитном поле в слаборелятивистком приближении. В рамках модели рассматривается не весь пучок, а его фрагмент, что является целесообразным при моделировании стационарных (периодически повторяющихся во времени) процессов взаимодействия. Подобная модель пучка включает нечётное количество периодов инжекции пучка. Параметры взаимодействия определяются по “средней” группе инжектированных электронов. Все остальные частицы являются буферными. Предварительные численные расчёты показывают, что при поперечной модуляции электронного потока эффективность преобразования циклотронной энергии, запасённой в ленточном пучке, в энергию постоянного тока может достигать высоких значений (более 85 %) с реализованной выходной мощностью до 100 кВт.