Влияние поля излучения Смита-Парселла на электронный поток в приборах типа ГДИ
Теоретически исследовано влияние поля излучения Смита-Парселла (ИСП) на электронный поток в приборах типа ГДИ. Показано, что действие поля ИСП на ЭП приводит к «радиационному» торможению электронного потока и к последующему изменению диаграммы направленности излучения, мощности взаимодействия ЭП и...
Saved in:
| Date: | 2008 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/10564 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние поля излучения Смита-Парселла на электронный поток в приборах типа ГДИ / Э.М. Хуторян, А.И. Цвык // Радіофізика та електроніка. — 2008. — Т. 13, № 1. — С. 87-93. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859623216153100288 |
|---|---|
| author | Хуторян, Э.М. Цвык, А.И. |
| author_facet | Хуторян, Э.М. Цвык, А.И. |
| citation_txt | Влияние поля излучения Смита-Парселла на электронный поток в приборах типа ГДИ / Э.М. Хуторян, А.И. Цвык // Радіофізика та електроніка. — 2008. — Т. 13, № 1. — С. 87-93. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Теоретически исследовано влияние поля излучения Смита-Парселла (ИСП) на электронный поток в приборах типа ГДИ.
Показано, что действие поля ИСП на ЭП приводит к «радиационному» торможению электронного потока и к последующему изменению диаграммы направленности излучения, мощности взаимодействия ЭП и других характеристик ГДИ.
Теоретично досліджено вплив поля випромінювання Сміта-Парселла (ВСП) на електронний потік у приладах типу ГДВ. Показано, що дія поля ВСП на ЕП приводить до «радіаційного» гальмування електронного потоку і до зміни діаграми випромінювання, потужності взаємодії ЕП та інших характеристик ГДВ.
The action of the Smith-Purcell radiation (SPR) on the electron beam in devices of diffraction radiation oscillator (DRO) type has been studied in theoretical terms. It has been shown that the SPR field exerts “radiation” deceleration on the beam. At a large space charge q, the “radiation” deceleration of the electron beam substantially changes the radiation pattern, the beam interaction power and other DRO characteristics. At a little q, the SPR actions on the beam can be neglected.
|
| first_indexed | 2025-11-29T06:52:59Z |
| format | Article |
| fulltext |
__________
ISSN 1028-821X Радиофизика и электроника, том 13, № 1, 2008, с. 87-93 © ИРЭ НАН Украины, 2008
УДК 537.531:621.385.6
ВЛИЯНИЕ ПОЛЯ ИЗЛУЧЕНИЯ СМИТА-ПАРСЕЛЛА
НА ЭЛЕКТРОННЫЙ ПОТОК В ПРИБОРАХ ТИПА ГДИ
Э. М. Хуторян, А. И. Цвык
Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины,
12, ул. Ак. Проскуры, Харьков, 61085, Украина
E-mail: khutoryan@ire.kharkov.ua
Теоретически исследовано влияние поля излучения Смита-Парселла (ИСП) на электронный поток в приборах типа ГДИ.
Показано, что действие поля ИСП на ЭП приводит к «радиационному» торможению электронного потока и к последующему измене-
нию диаграммы направленности излучения, мощности взаимодействия ЭП и других характеристик ГДИ. Ил. 8. Библиогр.: 23 назв.
Ключевые слова: генератор дифракционного излучения, электронный поток, излучение Смита-Парселла.
Как известно, принцип действия генерато-
ра дифракционного излучения (ГДИ) основан на
дифракционном излучении (ДИ) (эффект Смита-
Парселла) электронного потока (ЭП), который дви-
жется вблизи дифракционной решетки, располо-
женной на одном из зеркал открытого резонатора
(ОР) [1-2]. К настоящему времени опубликовано
множество теоретических и экспериментальных
работ, посвященных исследованиям ДИ и ГДИ
[3-11]. В работе [8] развит новый подход в теории
возбуждения ОР нелинейными токами, позволяю-
щий рассчитать и исследовать эффективность воз-
буждения поля ОР с учетом излучения источника в
свободное пространство. В ряде работ показано,
что учет поля собственного излучения ЭП приво-
дит к появлению нарастающих волн [4, 12-14];
более поздние исследования [15-18] показали пер-
спективность использования таких волн для гене-
рации излучения терагерцового диапазона частот.
Целью работы является теоретическое ис-
следование влияния поля излучения Смита-
Парселла на электронный поток, диаграмму на-
правленности излучения, мощность взаимодейст-
вия и на другие характеристики генератора; опре-
деление параметров, при которых эффектом ра-
диационного торможения ЭП в ГДИ можно пре-
небречь.
1. Реакция ЭП на излучение Смита-
Парселла. Предполагается, что на вход ВЧ
зазора, расположенного в интервале
byyy 00 )(b поступает со скоро-
стью cv0 немодулированный ЭП (рис. 1).
В зазоре на ЭП действует ВЧ сигнал. В
результате в пространстве дрейфа (без внешних
ВЧ полей на длине Nlyby0 ) образуется
модулированный ЭП, который движется на рас-
стоянии la от поверхности дифракционной
решетки ( l - период решетки; l ; NlL ,
N - количество периодов). Определим действие
поля излучения на электронный поток.
z
ЭП L
а
l d
0 y
h
Рис. 1. Модулированный ЭП длиной L над дифракционной
решеткой
В пространстве дрейфа на ЭП действует
ВЧ поле, которое образуется при рассеянии (ди-
фракции) собственного поля ЭП на решетке. В
результате в ЭП образуется конвекционный ток,
который можно найти, решив дифференциальное
уравнение [19]
)(2 2
2
2
ICEIh
y
I
ih
y
I
dee , (1)
где
;
42
22
0
0 qh
i
V
I
ihC e
e
0v
he ;
p
q ;
mep 04 - плазменная частота; 00 ,UI –
постоянный ток и ускоряющее напряжение;
)(IEd – поле, действующее на ЭП в пространст-
ве дрейфа.
Для получения самосогласованного ре-
шения уравнения (1) необходимо выразить поле
)(IEd через ток )(yI .
Представим ток )(yI в виде:
yiheeyAyI )()( , (2)
mailto:khutoryan@ire.kharkov.ua
Э. М. Хуторян, А. И. Цвык / Влияние поля излучения…
_________________________________________________________________________________________________________________
88
где )(yA – медленно меняющаяся амплитуда
( ehyA )( ), которая на длине решетки L
представляется в виде ряда
0
0
.,0,
;0,;0
)(
0
2n
nk
y
L
k
i
n NnLyea
yLy
yA
Исходя из результатов работы 11 , опре-
деляем в пространстве дрейфа собственное поле
источника )(yI и, решая методом 20 задачу ди-
фракции этого поля на отражательной дифракци-
онной решетке («гребенке»), находим продольную
составляющую электрического поля )(IEd , кото-
рую в плоскости ЭП ( Lyaz 0, ) в при-
ближении aL, можно записать в виде
.
22
2
2
p
y
L
n
i
n
e
k
y
L
k
i
k
yih
d
Ee
L
n
L
k
hR
eaeE e
(3)
В выражении (3) выделены пространст-
венные гармоники поля вытекающих волн,
которые возбуждаются при условии
nn ; pE - поле поверхно-
стных пространственных гармоник замедляющей
структуры - «гребенки»; )(hR - соотношение,
которое получается из дифракции электромаг-
нитной волны источника (ЭП) на периодической
структуре. В частности, в длинноволновом при-
ближении ( 5,0l ) значение )(hR определя-
ется соотношением 4, 18
,
1/
sin
)(tg1
sinsin
)(tg2
1)(
2
2
2
0
0
2
0
l
a
s
s
s
s
n
n
l
a
n
e
d
d
khi
d
d
d
d
khi
ehR
где
n
0 - символ Кронекера; ;
l
d
,
11
ss
l
.
Из выражения (3) следует, что ЭП на ре-
шетке возбуждает дискретный спектр быстрых
(излучаемых) и поверхностных дифракционных
гармоник решетки, которые распространяются с
различными фазовыми скоростями. Из спектра
вытекающих волн (3) наиболее сильное влияние
на ЭП оказывает поле синхронной нулевой про-
странственной гармоники
.
2
2
k
y
L
k
i
ek
yih
d e
L
k
hRaeE e (4)
Раскладывая )(hR в ряд в окрестности
значения eh
Nm
m
e
mm
ee
m
hR
L
k
hR
L
k
hR
0
1
)(
!
)(2
)()
2
( ,
получим
.
!
2
2)(
2
k
y
L
k
i
e
n
k
n
n
yih
k
y
L
k
i
ek
yih
d
e
n
hR
a
L
k
e
ehRaeE
e
e
(5)
Воспользовавшись (2), поле (5) можно
записать в компактной форме через ток ЭП
Nm
m
m
m
mm
d
dy
Id
m
R
iIRE
0
1
0
!
)( . (6)
Подставляя поле (6) в (1), получаем само-
согласованное дифференциальное уравнение для
определения конвекционного тока ЭП в простран-
стве дрейфа с учетом параметра q пространствен-
ного заряда и реакции ЭП на излучение
Ih
y
I
ih
y
I
ee
2
2
2
2
1
)(
0
!
)(
m
m
y
mm I
m
R
iIRC , (7)
где )(0 ehRR ;
m
e
m
m
dh
Rd
R 0
; сумма в (7) учи-
тывает спектр электронных волн в ЭП, которые
возбуждаются в нелинейном режиме.
В линейном приближении
IR
dy
Id
m
R
m
m
m
0
!
и уравнение (7) упрощается
ICRIh
y
I
ih
y
I
ee
y
0
2
2
2
2 , (8)
Решая (8) при начальных условиях
000 )(;0)( IyyIyyI yy , получим
)()()(0 000
2
yyihyyihyyih
q
eqq eee
ih
I
I , (9)
где
0
0
v
CRh
q
q - постоянная распро-
странения волны пространственного заряда в ЭП
(комплексная величина); qRR qpqq ;
Э. М. Хуторян, А. И. Цвык / Влияние поля излучения…
_________________________________________________________________________________________________________________
89
0
4
RiRq ; реальная часть qR является
аналогом коэффициента редукции плазменной
частоты ЭП в условиях излучения [19, 20].
Из (9) видно, что в условиях ИСП в ЭП
возбуждаются медленная (МВПЗ) и быстрая
(БВПЗ) волны пространственного заряда, при
этом амплитуда МВПЗ нарастает, а БВПЗ –
уменьшается. Решая задачу дифракции собствен-
ного поля источника (9) на дифракционной ре-
шетке, находим электромагнитное поле, плот-
ность энергии, диаграммы излучения и другие
характеристики ДИ. Диаграммы излучения вы-
числяются по формуле [10, 11]
max
)(
)(
P
P
D ,
где
2
0 )()( xHZP - мощность излучения ЭП
в направлении ; maxP – максимальная мощность
излучения в пределах диаграммы; 0Z – волновое
сопротивление свободного пространства.
Проведены численные расчеты и иссле-
дования влияния поля )(IEd на динамические
параметры ЭП и диаграммы направленности
ИСП. Показано, что в процессе излучения
уменьшается средняя скорость ЭП, соответствен-
но, изменяются направление и форма диаграммы
излучения. В частности, на рис. 2 приводится
кривая относительного изменения средней
скорости ЭП, движущегося над дифракционной
решеткой в режиме излучения Смита-Парселла
без учета (пунктирная кривая 1) и с учетом реак-
ции ЭП на излучение (кривая 2). Видно, что излу-
чение ЭП приводит к уменьшению средней ско-
рости ЭП в пространстве дрейфа (эффект «радиа-
ционного» торможения ЭП).
0 1
-6E-005
-4E-005
-2E-005
0
2E-005
(vav-v0)/v0
y/L
0,5
Рис. 2. Изменение средней скорости ЭП, движущегося вблизи
поверхности решетки, в условиях излучения Смита-Парселла
На рис. 3 показаны диаграммы ИСП, рас-
считанные при различных значениях скорости
(параметр ) и плотности заряда q потока
(пунктирные кривые – без учета радиационного
торможения ЭП [10]).
___________________________________________
q=0,03
q)
q=0,03
q=0,018
Рис. 3. Диаграммы излучения Смита-Парселла при различных значениях скорости и параметра q электронного потока (пунк-
тирные кривые – без учета радиационного торможения ЭП)
___________________________________________
В приведенных диаграммах наблюдается
тонкая структура излучения, в частности, эффек-
ты расщепления диаграммы, обусловленные воз-
буждением в ЭП медленной и быстрой ВПЗ. Од-
нако при наличии радиационного торможения ЭП
интенсивность излучения между лепестками от-
дельной диаграммы излучения перераспределяет-
ся таким образом, что большая часть мощности
излучения сосредотачивается в правом лепестке
диаграммы, возбуждаемой МВПЗ. При этом с из-
Э. М. Хуторян, А. И. Цвык / Влияние поля излучения…
_________________________________________________________________________________________________________________
90
менением скорости ЭП в диаграмме смещаются
направления излучения максимальной интенсив-
ности. Теоретические диаграммы излучения
(с учетом радиационного торможения ЭП) удовле-
творительно согласуются с экспериментальными
диаграммами, полученными при исследовании
тонкой структуры ДИ модулированного ЭП
[1, 9, 10]. Отметим, что в работе [10] при сравне-
нии теории с экспериментом коэффициент редук-
ции плазменной частоты был задан из эксперимен-
та, в данной теории при расчетах этот коэффици-
ент определяется параметром qR (9). Полученные
выше результаты соответствуют ЭП, который на
входе в пространство дрейфа модулируется полем
ВЧ зазора. В ГДИ модуляция ЭП осуществляется
ВЧ полем, которое образуется на решетке ОР.
2. Влияние «радиационного» торможе-
ния ЭП на мощность взаимодействия в ГДИ.
Как известно [8], поле, возбуждаемое током в
открытом резонаторе можно представить в виде
),(),(
),,(
2
1
yxEyxE
kk
yxkgA
E c
s
s s
sss ,
где sE - собственное поле тока в свободном про-
странстве; 2E - нерезонансное излучение из ОР.
На «гребенке»
),(),( 2 ggggc yxEyxE .
Таким образом, поле 2E есть сумма поля
дифракции тока на «гребенке» и нерезонансного
поля, отраженного от верхнего зеркала ОР.
Функции sg описывают структуру поля ОР на
резонансной частоте ck ss .
В полусферическом ОР [1] пространст-
венная структура поля приближенно описывается
«гауссовым» распределением амплитуды поля в
направлении оси y . В этом поле вблизи поверх-
ности решетки (в плоскости az ) на длине L
движется ЭП (рис. 4).
z
ЭП L
а
l d y
h
Рис. 4. Электронный поток длиной L над дифракционной
решеткой в поле ОР ГДИ
В работе [11] получены и исследованы диа-
граммы излучения, мощность взаимодействия и
другие характеристики электронного потока, кото-
рый движется в поле 1E поверхностной дифракци-
онной гармоники без учета эффекта радиационного
торможения ЭП. Этот эффект можно учесть, если в
2E выделить поле 1E и решать уравнения движе-
ния ЭП (1) в поле )(1 IEEE dT . В результате
численного решения самосогласованной задачи
исследуется влияние поля )(IEd на мощность
взаимодействия ЭП с неоднородным полем на ре-
шетке в ОР. На рис. 5 показаны зависимости мощ-
ности взаимодействия от скорости (кр. 1 и 1 ) и
изменения средней скорости ЭП на выходе из
пространства взаимодействия (кр. 2 и 2 ) с учетом
и без учета поля )(IEd при трех значениях па-
раметра 0/ CC , где 0C и C соответственно ам-
плитуды полей волн, падающих на решетку, и
первой поверхностной дифракционной гармони-
ки на решетке.
Из кривых на рис. 5 видно, что в случае
0dE (без учета радиационного торможения
ЭП) мощность взаимодействия (кривая 1 ) и
средняя скорость электронов в конце решетки
(кривая 2 ) от изменяются таким же образом,
как и в классических приборах с длительным
взаимодействием (типа ЛОВО [19]): при условии
«чистого» синхронизма ( ) мощность взаи-
модействия 0P и 0ср vv ; если , то
мощность 0P - в ЭП возбуждается БВПЗ с ус-
коренными электронами 0ср vv , а если
значение 0P – возбуждается МВПЗ с замед-
ленными электронами 0ср vv . При этом в конце
решетки относительное изменение скоростей ус-
коренных и замедленных электронов примерно
одинаковое. В случае 0dE возникает радиа-
ционное торможение ЭП, которое приводит к
увеличению мощности взаимодействия МВПЗ и к
уменьшению P быстрой ВПЗ (кривые 1 на
рис. 5); при этом наблюдается существенное
уменьшение скорости ускоренных электронов
(«охлаждение» ЭП, кривые 2 на рис. 5, а, б).
Следовательно, наличие радиационного
торможения ЭП в ГДИ приводит к «охлаждению»
электронного потока, т. е. к улучшению качества
динамического ЭП по сравнению с ЛОВО. Этим
объясняются результаты экспериментальных ис-
следований энергетического состава ЭП в ГДИ и
ЛОВО, где установлено, что на выходе из про-
странства взаимодействия количество ускорен-
ных электронов в потоке ГДИ значительно мень-
ше, чем в ЛОВО [22].
Э. М. Хуторян, А. И. Цвык / Влияние поля излучения…
_________________________________________________________________________________________________________________
91
1
2'
1'
2
C/C0=0,05
(vav-v0)/v0
0 0
0,001
-0,001
-0,002
P/Pmax
1
-1
0,099 0,101
а)
P/Pmax (vav-v0)/v0
1
1'
2'
2
0,099 0,101
0
1
-1
0
0,08
-0,08
б)
C/C0=1
0
1
-1
P/Pmax
(vav-v0)/v0
0,04
0
-0,04
0,098 0,102
2
2'
1'
1
в)
Рис. 5. Влияние радиационного торможения ЭП на мощность
взаимодействия (кривые 1 и 1 ) и на среднюю скорость элек-
тронов в конце пространства взаимодействия(кривые 2 и 2 )
при различных значениях С /
С0 (кривые 1; 2 и 1 ;2 - с учетом
и без учета поля Ed ( I ) соответственно)
Теоретические исследования показывают,
что для увеличения эффекта модуляции (демоду-
ляции) ЭП полем ДИ следует увеличивать в ГДИ
длину L пространства взаимодействия. Такая си-
туация возникает в отражательном ГДИ (ОГДИ,
[1, 2]), в котором эффективная длина пространства
взаимодействия увеличивается пропорционально
числу пролетов ЭП над дифракционной решеткой.
Проведены теоретические исследования ОГДИ с
двумя пролетами ЭП; установлено, что в этом ге-
нераторе необходимо учитывать взаимное влияние
полей излучения первого и второго пролета ЭП. В
частности, это следует из кривых на рис. 6, где
приведены зависимости мощности взаимодействия
от скорости ЭП в ОГДИ с нулевым углом пролета
электронов в области отражателя.
P/Pmax
1
3
2
0
1
0,099 0,101
Рис. 6. Мощность взаимодействия в ОГДИ с двухкратным
пролетом ЭП: кривые 1 и 3 – без учета и с учетом взаимного
влияния полей токов прямого и отраженного ЭП (длина ре-
шетки L); кривая 2 – в ГДИ с длиной решетки 2 L;- 01,0q ,
прицельный параметр 05,0/ la
Из кривых на рис. 6 видно, что в резуль-
тате сложения полей излучения прямого и отра-
женного потоков эффект модуляции (демодуля-
ции) в ОГДИ с длиной решетки L выше, чем в
ГДИ с длиной решетки L2 .
Практический интерес представляют ис-
следования взаимодействия двухскоростного ЭП
с полем ОР ГДИ, в котором можно управлять
выходными характеристиками генератора изме-
нением скорости одного из электронных потоков
(рис. 7,а). Как известно, в системе двухскорост-
ной ЭП - «гребенка» существует двухпучковая
неустойчивость [23]. Нами проведены теоретиче-
ские исследования такой системы в условиях из-
лучения Смита-Парселла.
На рис. 7,б приведены результаты расче-
тов мнимой части постоянной распространения
собственных волн от относительного изменения
скоростей ЭП. Здесь кривая 1 соответствует выте-
кающим волнам (излучения Смита-Парселла),
кривая 2 – инкременту нарастания амплитуды поля
для двухпотоковой неустойчивости. Из этих кри-
вых видно, что существует оптимальная разница
между скоростями потоков, при которой ин-
кремент нарастания амплитуды поля максимален.
Э. М. Хуторян, А. И. Цвык / Влияние поля излучения…
_________________________________________________________________________________________________________________
92
v1
v2
а)
Im( )
( v v)/q
1
2
0
0,04
0 1 2
б)
Рис. 7. Двухскоростной ЭП над дифракционной решеткой и
мнимая часть собственных чисел такой структуры
Мощность взаимодействия двухскорост-
ного ЭП с полем ОР и энергия ЭП на выходе из
пространства взаимодействия показаны на рис. 8.
P/Pmax
0
1
-1
0
0,098 0,102
-0,0004
-0,0002
1
3
2
1'
3'
2'
E/E0
0,098 0,102
Рис. 8. Мощность взаимодействия и энергия ЭП двухскорост-
ного потока в случаях: 1 – моноскоростного ЭП ( 0 ); 2 –
двухскоростного ЭП ( 25,0q ); 3 – максимума двухпо-
токовой неустойчивости
Из этих кривых видно, что в случае мо-
носкоростного ЭП ( 0 , кривая 1) изменение
P от примерно такое же, как и для одного по-
тока (кривая 1, рис. 5). Однако при изменении
скорости одного из потоков эта зависимость су-
щественно меняется (кривая 2). При разности в
скоростях ЭП, соответствующей максимуму
двухпотоковой неустойчивости (рис. 7,б), мощ-
ность взаимодействия с полем ОР повышается
(кривая 3). Это соответствует излучению МВПЗ
быстрого ЭП и БВПЗ медленного ЭП по нормали
к поверхности решетки, при этом излучение
БВПЗ быстрого ЭП и МВПЗ медленного ЭП на-
правлено под углом к решетке и при больших
плотностях тока может высвечиваться из объема
ОР. Из кривых на рис. 8 также видно, что при
одинаковой мощности взаимодействия потери
энергии разноскоростного ЭП больше, чем моно-
скоростного.
Следовательно, изменением скорости од-
ного из потоков в ГДИ с двумя ЭП можно эффек-
тивно управлять мощностью взаимодействия двух-
скоростного потока с полем ОР, а следовательно, и
выходными характеристиками генератора.
Выводы. Теоретически исследовано
влияние эффекта «радиационного» торможения
электронного потока полем излучения Смита-
Парселла на динамические параметры, мощность
взаимодействия, диаграмму излучения ЭП и дру-
гие характеристики в приборах типа ГДИ. Пока-
зано, что в ГДИ этот эффект существенно прояв-
ляется при больших параметрах пространствен-
ного заряда ( 04,001,0q ) и в меньшей степе-
ни – при малых q ( 01,0q ), где действием поля
излучения на ЭП можно пренебречь и учитывать
взаимодействие ЭП только с полем волны по-
верхностной дифракционной пространственной
гармоники на решетке. В теории ОГДИ и двух-,
многопучкового ГДИ в радиационном торможе-
нии ЭП необходимо учитывать взаимное влияние
полей излучения отдельных потоков.
1. Шестопалов В. П., Вертий А. А., Ермак Г. П. и др. Гене-
раторы дифракционного излучения. - Киев: Наук. думка,
1991. - 317 с.
2. Smith S. J., Purcell E. M. Visible light from localized surface
charges moving across a grating // Phys. Rev. - 1953. - 92,
№4. - P.1069-1073.
3. Цвык А. И. Развитие дифракционной электроники (дости-
жения и проблемы) // Радиофизика и электроника. - Харь-
ков: Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. - 2005. -
10, спец. вып. - С.550-569.
4. Литвиненко Л. Н., Радин А. М., Сологуб В. Г. и др. Возбу-
ждение электронным пучком плоского резонатора, содер-
жащего дифракционную решетку // Изв. вузов. Радиофи-
зика. - 1969. - 12, №5. - С.173-179.
5. Шматько А. А., Третьяков О. А., Шестопалов В. П. Не-
стационарная нелинейная теория генераторов, основан-
ных на эффекте дифракционного излучения // Докл. АН
УССР. Сер.А. - 1976. - №1. - С.69-72.
6. Лукин К. А., Шестопалов В. П. Нелинейная теория гене-
ратора дифракционного излучения // Докл. АН УССР.
Сер.А. - 1978. - №4. - С.334-338.
7. Максимов П. П., Цвык А. И., Шестопалов В. П. Эффект
доплеровского высвечивания энергии замедленных элек-
тронов в ГДИ // Докл. АН СССР. - 1985. - 280, №6. -
С.1353-1356.
Э. М. Хуторян, А. И. Цвык / Влияние поля излучения…
_________________________________________________________________________________________________________________
93
8. Лукин К. А., Поединчук А. Е., Шестопалов В. П. Теория
возбуждения открытых резонаторов нелинейными токами //
Докл. АН СССР. - 1986. - 286, №3. - С.625-629.
9. Вертий А. А., Цвык А. И., Шестопалов В. П. Эксперимен-
тальное наблюдение эффекта дифракционного излучения
в миллиметровом диапазоне // Докл. АН СССР. - 1985. -
280, №10. - С.343-347.
10. Цвык А. И., Стешенко С. Н., Кириленко А. А. Эффект
расщепления диаграммы направленности дифракционно-
го излучения // Доклады НАН Украины. Сер. Физика. -
2004. - №8, - С.99-105.
11. Хуторян Э. М., Цвык А. И., Нестеренко А. В. Электронно-
волновой механизм излучения Смита-Парселла в генера-
торе дифракционного излучения // Радиофизика и элек-
троника. - Харьков: Ин-т радиофизики и электрон. НАН
Украины. - 2006. - 11, №1. - С.106-119.
12. Палоч И., Олинер А. Самосогласованная теория Черенкова
и Смита-Парселла // Квазиоптика. - М.: Мир, 1966. -
С.167-168.
13. Birdsall C. K., Whinnery J. R. Waves in an electron stream
with general admittance walls // J. Appl. Phys. - 1953. - 24. -
P.314-318.
14. Pierce J. R. Waves in electron streams and circuits // Bell
Syst. Tech. J. - 1951. - 30, №.3. - P.626-632.
15. Kim K. J., Song S. B. Self-amplified spontaneous emission in
Smith-Purcell free electron laser // Nucl. Instr. Meth. - 2001. -
A 475. - P.3-19.
16. Gover A. Superradiant and stimulated supperradiant emission
in prebunched electron-beam radiators // Phys. Rev. ST Accel.
Beams, - 2005. - 8, №.3. - P.659-674.
17. Andrews H. L., Boulware C. H., Brau C. A., Jarvis J. D. Dis-
persion and attenuation in a Smith-Purcell free electron laser //
Phys. Rev. ST Accel. Beams, 2005. - 8, №3. – P.1321-1334.
18. Алейник А. Н., Арышев А. С., Богомазова Е. А. и др. Сти-
мулированное излучение Смита-Парселла // Письма в
Журн. эксперим. и теорет. Физики. - 2004. - 79, №7. -
С.396-399.
19. Шевчик В. Н., Трубецков Д. И. Аналитические методы в
электронике СВЧ. - М.: Сов. радио, 1970. - 584 с.
20. Литвиненко Л. Н., Масалов С. А., Сологуб В. Г., Шесто-
палов В. П. Дифракция волн на решетках. - Харьков: Изд-
во ХГУ, 1973. - 288 с.
21. Воробьев Г. С., Кириченко А. Я., Цвык А. И., Цвык Л. И.
Экспериментальное определение редуцированной плаз-
менной частоты электронного потока // Изв. вузов. Ра-
диофизика. - 1990. - 33, №10. - С.1162-1167.
22. Балаклицкий И. М., Белоусов Е. В., Корж В. Г. Фотометод
исследования электронных пучков с высокой удельной
мощностью // Изв. вузов. Радиоэлектроника. - 1982. - 25,
№5. - С.38-42.
23. Лопухин В. М. Возбуждение электромагнитных колеба-
ний. - М.: Гостехиздат, 1953. - 288 с.
EFFECT OF SMITH-PURCELL RADIATION
ON ELECTRON BEAM IN DRO TYPE DEVICES
E.M. Khutoryan and A.I. Tsvyk
The action of the Smith-Purcell radiation (SPR) on the
electron beam in devices of diffraction radiation oscillator (DRO)
type has been studied in theoretical terms. It has been shown that
the SPR field exerts “radiation” deceleration on the beam. At a
large space charge q, the “radiation” deceleration of the electron
beam substantially changes the radiation pattern, the beam interac-
tion power and other DRO characteristics. At a little q, the SPR
actions on the beam can be neglected.
Key words: diffraction radiation oscillator, electron
beam, Smith-Purcell radiation.
ВПЛИВ ПОЛЯ ВИПРОМІНЮВАННЯ
СМІТА-ПАРСЕЛЛА НА ЕЛЕКТРОННИЙ ПОТІК
У ПРИЛАДАХ ТИПУ ГДВ
Е. М. Хуторян, О. І. Цвик
Теоретично досліджено вплив поля випромінюван-
ня Сміта-Парселла (ВСП) на електронний потік у приладах
типу ГДВ. Показано, що дія поля ВСП на ЕП приводить до
«радіаційного» гальмування електронного потоку і до зміни
діаграми випромінювання, потужності взаємодії ЕП та інших
характеристик ГДВ.
Ключові слова: генератор дифракційного випромі-
нювання, електроний потік, випромінювання Сміта-Парселла.
Рукопись поступила 20 ноября 2007 г.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-10564 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1028-821X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-29T06:52:59Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Хуторян, Э.М. Цвык, А.И. 2010-08-04T08:32:21Z 2010-08-04T08:32:21Z 2008 Влияние поля излучения Смита-Парселла на электронный поток в приборах типа ГДИ / Э.М. Хуторян, А.И. Цвык // Радіофізика та електроніка. — 2008. — Т. 13, № 1. — С. 87-93. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. 1028-821X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/10564 537.531:621.385.6 Теоретически исследовано влияние поля излучения Смита-Парселла (ИСП) на электронный поток в приборах типа ГДИ. Показано, что действие поля ИСП на ЭП приводит к «радиационному» торможению электронного потока и к последующему изменению диаграммы направленности излучения, мощности взаимодействия ЭП и других характеристик ГДИ. Теоретично досліджено вплив поля випромінювання Сміта-Парселла (ВСП) на електронний потік у приладах типу ГДВ. Показано, що дія поля ВСП на ЕП приводить до «радіаційного» гальмування електронного потоку і до зміни діаграми випромінювання, потужності взаємодії ЕП та інших характеристик ГДВ. The action of the Smith-Purcell radiation (SPR) on the electron beam in devices of diffraction radiation oscillator (DRO) type has been studied in theoretical terms. It has been shown that the SPR field exerts “radiation” deceleration on the beam. At a large space charge q, the “radiation” deceleration of the electron beam substantially changes the radiation pattern, the beam interaction power and other DRO characteristics. At a little q, the SPR actions on the beam can be neglected. ru Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України Вакуумная и твердотельная электроника Влияние поля излучения Смита-Парселла на электронный поток в приборах типа ГДИ Вплив поля випромінювання Сміта-Парселла на електронний потік у приладах типу ГДВ Effect of smith-purcell radiation on electron beam in dro type devices Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние поля излучения Смита-Парселла на электронный поток в приборах типа ГДИ Хуторян, Э.М. Цвык, А.И. Вакуумная и твердотельная электроника |
| title | Влияние поля излучения Смита-Парселла на электронный поток в приборах типа ГДИ |
| title_alt | Вплив поля випромінювання Сміта-Парселла на електронний потік у приладах типу ГДВ Effect of smith-purcell radiation on electron beam in dro type devices |
| title_full | Влияние поля излучения Смита-Парселла на электронный поток в приборах типа ГДИ |
| title_fullStr | Влияние поля излучения Смита-Парселла на электронный поток в приборах типа ГДИ |
| title_full_unstemmed | Влияние поля излучения Смита-Парселла на электронный поток в приборах типа ГДИ |
| title_short | Влияние поля излучения Смита-Парселла на электронный поток в приборах типа ГДИ |
| title_sort | влияние поля излучения смита-парселла на электронный поток в приборах типа гди |
| topic | Вакуумная и твердотельная электроника |
| topic_facet | Вакуумная и твердотельная электроника |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/10564 |
| work_keys_str_mv | AT hutorâném vliâniepolâizlučeniâsmitaparsellanaélektronnyipotokvpriborahtipagdi AT cvykai vliâniepolâizlučeniâsmitaparsellanaélektronnyipotokvpriborahtipagdi AT hutorâném vplivpolâvipromínûvannâsmítaparsellanaelektronniipotíkupriladahtipugdv AT cvykai vplivpolâvipromínûvannâsmítaparsellanaelektronniipotíkupriladahtipugdv AT hutorâném effectofsmithpurcellradiationonelectronbeamindrotypedevices AT cvykai effectofsmithpurcellradiationonelectronbeamindrotypedevices |