«Новые мощные источники и квазиоптические структуры
СВЧ диапазона»

• проведен теоретический анализ субрелятивстских и релятивистских гироклистронов с рабочими модами высокого порядка.
• выполнена эскизная проработка возможных схем многоканальных мультиплексеров для сложения потоков мощного миллиметрового излучения.
• выполнено теоретическое исследование электронно-оптической системы гиротрона с эффективной экстракцией электронов отраженных от магнитной пробки.
• проведен расчет и проектирование импульсного гигаваттного низкоимпедансного 10 ГГц ЛОВ-генератора.
• разработаны анализаторы электронного пучка релятивистского гироклистрона и технологического гиротрона
• выполнена отладка комплекса диагностики гигаваттных импульсных СВЧ генераторов.

На 2 этапе, в соответствии с требованиями КП, выполнены следующие работы:
1. Осуществлено техническое проектирование 36 ГГц гироклистрона и дополнительного оборудования для его тестирования.
2. Проведены расчет и конструирование резонансного диплексера с универсальными поляризационными характеристиками.
3. Проведено экспериментальное исследование 10 ГГЦ ЛОВ-генератора на ускорительном комплексе “Синуки-Такт”.
4. Проведены расчет и конструирование технологического гиротрона.
5. Спроектирован 3 ГГц ЛОВ-генератор с выходным электро-динамическим трактом.
6. Изготовлена, испытана и оптимизирована электронная пушка для 36 ГГц гироклистрона.
В частности, были решены следующие конкретные задачи:
- Спроектирован 36 ГГц релятивистский гироклистрон на комбинации мод ТЕ6,m,1: входной модулирующий резонатор будет работать на моде ТЕ6,1,1, выходной резонатор - на моде ТЕ6,3,1. Дрейфовые трубки включают рассеивающие элементы из нержавеющей стали и поглощающие элементы из вакуумного немагнитного поглотителя АПМ-50.
- Изготовлен диагностический комплекс, состоящий из четырех направленных ответвителей, трех СВЧ детекторов, задающего СВЧ генератора Г4-156 (гетеродина) и цифровых осциллографов Tektronix TDS-3052 и 2024В, а также ваттметра МК3-71, для которого разработаны рабочая и балластная головки с увеличенной входной апертурой. Комплекс позволяет одновременно измерять параметры входного и выходного СВЧ импульсов гироклистрона (огибающую и спектр), а также мощность входного и выходного излучения.
- Для 36 ГГц гироклистрона изготовлена и экспериментально отлажена, при длительности импульса 1 мкс, электронная пушка со следующими параметрами: энергия электронов 300-350 кэВ, ток пучка 60-80А, питч-фактор ≈ 1,3, разброс электронов по поперечным скоростям не более 20 %.
- Выполнен расчет субтерагерцового гиротрона, предназначаемого для диагностики плотной плазмы и перспективных биологических технологий. Гиротрон должен излучать несколько сотен Ватт на частоте 300-400 ГГц. Конкурентоспособность относительно существующих вариантов будет обеспечиваться использованием относительно низких рабочих напряжений (20 кВ) и относительно дешевых криомагнитов: гиротрон должен работать на второй гармонике гирочастоты с КПД около 5%.
- Для гиротронов относительно малой мощности предложен и исследуется теоретически модифицированный вариант магнетронно-инжекторной электронной пушки: с анодным оребрением для эффективного отбора электронов, отраженных от магнитной пробки.
- Испытаны два варианта 10 ГГЦ ЛОВ-генераторов с низкоимпедансными электронными инжекторами: ток кА, напряжение кВ. Мощности излучения составили соответственно ГВт и ГВт.
- Спроектирован 3 ГГц ЛОВ-генератор с импульсной мощностью 700- 900 МВт. Изготовлен электродинамический тракт для преобразования рабочей моды ( ) ЛОВ-генератора в моду круглого волновода с последующим формированием оптимальной диаграммы направленности.
- Разработан метод расчета резонансных диплексеров, предназначаемых для суммирования и дискретной коммутации мощных волновых потоков диапазона миллиметровых волн. С использованием универсального интегрального уравнения рассчитан и сконструирован резонансный диплексер, способный функционировать при произвольной поляризации падающих на него волновых пучков.

Изготовлен разборный вариант 36 ГГц гироклистрона. Выполнено экспериментальное тестирование резонансного 34 ГГц диплексера с универсальными поляризационными характеристиками.

• Проведены предварительные экспериментальные исследования 36 ГГц гироклистрона, выполнена отладка отдельных узлов конструкции.
• Изготовлен технологический гиротрона и линия транспортировки СВЧ излучения.

• Заключительные испытания мультимегаваттного
импульсного 36 ГГц гироклистрона.
• Экспериментальное исследование технологического
гиротрона.
• Выработка рекомендаций по созданию диплексеров и
мультиплексеров для управления потоками мощного
миллиметрового излучения.
• Испытания ЛОВ-генератора с 30 не длительностью
импульса на ускорителе ИЭФ УрО РАН с частотой
следования импульсов до 0.5 кГц.
• Совместное испытание диплексера на 140 ГГц в
Институте физики плазмы, г.Грайфсвальд, Германия