Электроника больших мощностей: технические применения, генерация и преобразование электромагнитных волн

1. Проводились экспериментальные исследования возможности высокоградиентного ускорения электронов в схеме с жесткой синхронизацией между электронным пучком СВЧ-генератора накачки и ускоряемым пучком. В результате работ: 1) выбрана схема ускорения на основе сверхизлучательной субгигаваттной ЛОВ диапазона 38 ГГц и выполнено предварительное моделирование такого электронного инжектора; 2)- полученный пучок с мощностью порядка гигаватта обеспечил генерацию 90-ГГц импульсов СИ с пиковой мощностью ?150 МВт в 2D-гофрированной замедляющей структуре, и такой импульс СИ уже использован для анализа пробивной прочности электродинамических компонент и устройств. 2. Исследован твердотельный SOS+MCL подход (SOS-генератор с линиями магнитной компрессии энергии MCL) по генерированию сверхмощных пикосекундных импульсов. Наиболее важная особенность подхода заключается в том, что в устройстве сжатия импульса отсутствуют какие-либо коммутирующие элементы – замыкающие или размыкающие. При этом процесс усиления импульса по мощности представляет собой процесс перетекания энергии из второго пика в первый пик (в основной импульс) по мере движения пиков вдоль линии. В эксперименте при пиковой мощности входного импульса 6 ГВт длительностью ~7 нс, формируемого SOS-генератором, на выходе четырехступенчатого компрессора получена пиковая мощность 77. 3. Разработана модель и проведено численное моделирование сильноточной вакуумной дуги со средней катодной плотностью тока порядка 105 А/см2. Показано, что в этом случае поверхность катода может достигать температуры значительно выше точки кипения. Исследована зависимость среднего заряда и зарядового состава ионов катодного материала вакуумной дуги от величины тока разряда с отсечкой потока от начальных фаз разряда. В результате моделирования расширения катодного факела в сферическом диоде были получены зависимости плотности тока эмитированных из плазмы электронов от давления остаточного газа. 4. Предложен способ быстрой токовой накачки короткозамкнутых двухсвязных линий для создания генераторов мощных прямоугольных импульсов с использованием прерывателей тока. Рассмотрена возможность реализации демонстрационного варианта генератора на основе 50-омной коаксиальной линии. 5. Создан частотный импульсный генератор напряжением 500 кВ и энергозапасом первичного накопителя 200 Дж. Разработка может использоваться в качестве питающего устройства для взрывоэмиссионных рентгеновских трубок и создания генератора рентгеновского излучения для проведения научных исследований быстропротекающих процессов в оптически непрозрачных средах, контроля динамически подвижных систем. 6. Впервые обнаружено влияние постоянного магнитного поля на фотолюминесценцию нанопорошков оксидов, полученных методом испарения импульсным электронным пучком в вакууме. Установлено, что при наложении магнитного поля 0,154 T наблюдаются сдвиги максимумов спектров фотолюминесценции для Al2O3 - в желтую область (14 nm), а СеО2 - в красную (50 nm). Радиационно-химическим методом были получены нанопорошки серебра с, а также порошки оксида алюминия, покрытые серебром, состоящим из нано частиц размером 50 и 80 нм. Изучены антибактериальные свойства композита на винных дрожжах, бактериях E. coli и S. aureus. Результаты исследования фотокаталитических свойств композита показали его перспективность. 7. Проведены измерения при линейных наносекундных разрядах в вакуумной разрядной камере с использованием в качестве рабочих тел сегнетоэлектрических керамик с различным составом. Результаты используются для оптимизации условий разряда с целью повышения КПД мобильных плазмогенераторов на твёрдых рабочих телах, увеличения удельного импульса пучка в электрореактивных двигателях систем ориентации и снижения энергетической цены тяги. Основные задачи, поставленные на отчетный период, выполнены.