Гиротроны с экстремально низким рабочим напряжением для актуальных приложений

Проект нацелен на создание нового класса компактных источников миллиметрового излучения с относительно высокой (сотни ватт) непрерывной мощностью для актуальных научных и технологических приложений. В качестве такого источника предлагается гиротрон – вакуумный электронный генератор, основанный на стимулированном циклотронном излучении. В отличие от традиционных гиротронов, предлагаемая модификация должна работать при экстремально низких рабочих напряжениях (5 кВ или менее), что для прибора, использующего принцип группировки электронов, основанный на релятивистской зависимости частоты вращения от энергии, является оригинальной и сложной научной задачей. Подобный СВЧ-источник сможет занять то же положение в длинноволновой части миллиметрового диапазона, какое в настоящее время занимает магнетрон в сантиметровом и дециметровом диапазоне длин волн. Снижение рабочего напряжения гиротрона до бытового уровня позволит радикально уменьшить стоимость и сложность гиротронного комплекса и увеличить его привлекательность и доступность для потребителей. Фундаментальной задачей проекта является исследование особенностей стимулированного циклотронного излучения (являющегося принципиально релятивистским эффектом) для электронных потоков с предельно низкими энергиями частиц – порядка 1% от энергии покоя электрона. Для повышения энергоэффективности комплекса в целом предлагается разработать ряд оригинальных магнитных систем.В ходе выполнения проекта будет разработан компактный гиротрон с частотой 30 ГГц и мощностью 300 Вт с низким рабочим напряжением 5 кВ, и проведена экспериментальная демонстрация возможности генерации высокой мощности при экстремально низком напряжении. Будет разработан и испытан "теплый" магнитоэкранированный соленоид с полем 1,1 Тл и малым (несколько кВт) энергопотреблением для пакетированного гиротрона. Будет исследована возможность повышения частоты низковольтного гиротрона до 45 ГГц при сохранении малого энергопотребления соленоида. Для этого будут исследованы возможность эффективной генерации на второй циклотронной гармонике и возможность создания сверхпроводящего ВТПС магнита с полем 1,6 Тл, работающего при азотной температуре.Создание удобного и доступного источника излучения может привести к развитию различных приложений, использующих мощное миллиметровое излучение и страдающих от недостатка мощности существующих доступных СВЧ-приборов, и получению целого ряда новых научных результатов.