генератор электромагнитных импульсов
Классы МПК: | H01J25/00 Приборы пролетного типа, например клистроны, лампы бегущей волны (ЛБВ), магнетроны |
Автор(ы): | Бессараб А.В., Дубинов А.Е., Лазарев Ю.Н., Мартыненко С.П., Москаленко В.Е., Солдатов А.В., Терехин В.А. |
Патентообладатель(и): | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно- исследовательский институт экспериментальной физики, Министерство Российской Федерации по атомной энергии |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-11-15 публикация патента:
20.10.2001 |
Применение: техника генераци мощных широкополосных электромагнитных импульсов (ЭМИ) субнаносекундного диапазона длительностей, может быть использовано при разработке соответствующих генераторов. Сущность: генератор ЭМИ включает в себя фотокатод и сетчатый анод, подключенные к источнику напряжения, импульсный или импульсно-периодический лазер, но в отличие от известного он снабжен зеркалом в виде параболоида вращения, в фотокатоде выполнено отверстие для ввода лазерного излучения, анод выполнен в виде параболоида вращения, а зеркало установлено внутри анодного параболоида соосно и софокусно ему. Дополнительным отличием является то, что отверстие в фотокатоде выполнено по оси параболоидов. Технический результат: уменьшение угла направленности излучения. ЭМИ. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Генератор электромагнитных импульсов (ЭМИ), включающий фотокатод и сетчатый анод, подключенные к источнику напряжения, импульсный или импульсно-периодический лазер, отличающийся тем, что он снабжен зеркалом в виде параболоида вращения, которое преобразует лазерный луч в сферическую волну света, освещающую фотокатод, в котором выполнено отверстие для ввода лазерного излучения, анод выполнен в виде параболоида вращения, а зеркало установлено внутри анодного параболоида соосно и софокусно ему. 2. Генератор ЭМИ по п.1, отличающийся тем, что отверстие в фотокатоде выполнено по оси параболоидов с диаметром, превышающим диаметр лазерного луча.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технике генерации мощных широкополосных электромагнитных импульсов (ЭМИ) субнаносекундного диапазона длительностей и может быть использовано при разработке соответствующих генераторов. Уровень техникиИзвестен генератор ЭМИ, содержащий источник напряжения, катодный электрод и гальванически отделенный от него анодный электрод с сетчатой диафрагмой, а также антенную систему рупорного типа [1] (Alyokhin В.V., Dubinov A.E. , Selemir V. D. et al., "Theoretical and experimental studies of virtual cathode microwave devices", IEEE Trans. Plasma Sc., 1994, v. 945, N 5, p. 945). Работает этот генератор следующим образом. При подаче импульса высокого напряжения к катод-анодному промежутку в результате взрывной эмиссии на поверхности катода формируется сильноточный электронный пучок, который ускоряется, и, проходя сквозь сетчатую диафрагму, попадает в эквипотенциальную полость анодного электрода. В полости в электронном пучке образуется виртуальный катод (ВК), осцилляции которого являются источником ЭМИ, которые излучаются в свободное пространство с помощью рупорной антенной системы. Недостатком этого генератора ЭМИ является слабая направленность излучения. В частности, в [1] угол полураствора конуса диаграммы направленности при излучении ЭМИ составляет 30o. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является генератор ЭМИ, содержащий источник напряжения, плоский фотокатод и параллельный ему сетчатый анод, импульсный лазер [2] (Bessarаb A.V., Gaydash V. A. , Jidkov N.V. el al., "Investigation of the macroscopic Cherenkov EMP source produced by obliquely incident X-ray pulse". Book of abstracts of 11th International conference on high-power electromagnetics "EUROEM"98", Tel Aviv, Israel, June 14-19, p. 57). Этот генератор работает следующим образом. К промежутку между фотокатодом и анодом прикладывается напряжение. Импульсный лазер продуцирует наносекундный импульс света, который направляется на некоторую мишень для создания вблизи ее поверхности слоя лазерной плазмы, конвертирующей импульс света в импульс рентгеновского излучения такой же длительности. Если предварительно ориентировать фотокатод и анод так, чтобы рентгеновское излучение освещало бы фотокатод под некоторым углом



Техническая задача заключается в уменьшении угла расходимости излучения ЭМИ, что позволит расширить область применения генератора в радиолокации. Технический результат в предлагаемом генераторе - уменьшение угла расходимости излучения генерируемого ЭМИ. Этот результат достижим за счет того, что предлагаемый генератор ЭМИ, как и известный [2], включает в себя фотокатод и сетчатый анод, подключенные к источнику напряжения, импульсный или импульсно-периодический лазер, но в отличие от известного он снабжен зеркалом в виде параболоида вращения, в фотокатоде выполнено отверстие для ввода лазерного излучения, анод выполнен в виде параболоида вращения, а зеркало установлено внутри анодного параболоида соосно и софокусно ему. Дополнительным отличием является то, что отверстие в фотокатоде выполнено по оси параболоидов. Принцип действия предлагаемого генератора ЭМИ основан на следующей последовательности процессов: генерация мощного импульса или последовательности импульсов света субнаносекундного диапазона длительности с помощью лазера, преобразование лазерного луча в сферически расходящуюся волну света при отражении лазерного луча от параболического зеркала, освещение фотокатода этой волной с целью инициирования поверхностной волны фотоэмиссии электронов, бегущей по фотокатоду в направлении от его оси со скоростью v > с, ускорение электронов в промежутке "фотокатод-анод" и их последующая инжекция сквозь сетчатый анод внутрь эквипотенциальной полости, охватываемой анодом. Тогда внутри полости возбуждается волна инжекции электронов в полупространство, бегущая вдоль анодной сетки также со сверхсветовой скоростью, которая является источником ЭМИ. Если пространственный заряд инжектированного в эту полость электронного пучка достаточно велик, то в пучке формируется бегущий со скоростью v > с вдоль анода ВК, чем также вызывается генерация ЭМИ, причем узкая направленность при излучении в обоих случаях обеспечивается как черенковским характером механизма генерации излучения, так и оптическим свойством параболоида вращения, заключающимся в том, что волна, испущенная сферически симметричным источником из его фокуса, отразившись от поверхности параболоида с преобразованием типа волны или без него, имеет плоский фронт. Ввод лазерного излучения в анодную полость конструктивно проще всего ввести через отверстие в фотокатоде, которое лежит на оси параболоидов, хотя для достижения технического результата это не обязательно. Таким образом, все новые признаки в совокупности обеспечивают достижение технического результата, а выполнение отверстия в фотокатоде по оси параболоидов дополнительно упрощают конструкцию генератора ЭМИ. Пример выполнения предлагаемого генератора ЭМИ показан на чертеже, на котором обозначено: 1 - импульсный или импульсно-периодический лазер; 2 - фотокатод; 3 - параболическое зеркало; 4 - сетчатый анод; стрелками показан ход лазерного излучения. В качестве лазера 1 возможно использование неодимового лазера, работающего на второй гармонике (

Класс H01J25/00 Приборы пролетного типа, например клистроны, лампы бегущей волны (ЛБВ), магнетроны
магнетрон с запускающими эмиттерами на концевых экранах катодных узлов - патент 2528982 (20.09.2014) | ![]() |
электровакуумный свч прибор гибридного типа, истрон - патент 2518512 (10.06.2014) | ![]() |
лампа бегущей волны - патент 2516874 (20.05.2014) | ![]() |
лампа бегущей волны - патент 2514850 (10.05.2014) | ![]() |
многолучевой свч прибор о-типа - патент 2507626 (20.02.2014) | ![]() |
клистрон - патент 2507625 (20.02.2014) | ![]() |
магнетрон - патент 2504041 (10.01.2014) | ![]() |
источник питания замедляющей системы для усилителей свч на лбв - патент 2499353 (20.11.2013) | ![]() |
лампа бегущей волны - патент 2494490 (27.09.2013) | ![]() |
магнетрон с безнакальным запуском со специальным активированием автоэлектронных катодов - патент 2494489 (27.09.2013) | ![]() |