Лихачов О. О. Спектральні характеристики та стабільність випромінювання клинотронів міліметрового та субміліметрового діапазонів з урахуванням особливостей процесів енергообміну

Мета роботи - дослідження впливу розкиду поздовжніх швидкостей електронів у щільних стрічкових пучках, який виникає внаслідок наявності пульсацій прискорювальної напруги, на ефективність електронно-хвильової взаємодії в надрозмірних електродинамічних системах клинотронів міліметрового та субміліметрового діапазонів і на спектральні характеристики випромінювання для реалізації режимів модуляції частоти за лінійним і ступеневим законами. Об’єкт досліджень – процеси формування та транспортування щільних стрічкових потоків електронів в слабо неоднорідному магнітному полі, а також процеси електронно-хвильової взаємодії в електродинамічних системах клинотронів. Теоретичні та практичні результати. Встановлено рівень пульсації прискорювальної напруги, що не спотворює розподіл швидкостей електронів, який формується в діодній гарматі клинотрона в присутності статичного магнітного поля. Експериментальні результати клинотронів безперервної дії діапазону частот 200–400 ГГц показали, що стабільність напруги пучка у 10-5 забезпечують спектральну ширину лінії близько 1 МГц. Для клинотрона безперервної дії діапазону частот від 310 ГГц до 360 ГГц на робочій частоті 346,4 ГГц з вихідною потужністю 100 мВт було продемонстровано ширину спектральної лінії 1,18 МГц, коли стабільність вихідної напруги високовольтного джерела живлення становила 5х10-6. Новизна наукових результатів. Вперше отримано залежність ширини спектральної лінії випромінювання від резонансних властивостей електродинамічної системи клинотронів. На основі отриманих теоретичних та експериментальних даних реалізовано частотну модуляцію як за законом лінійної зміни частоти в межах однієї зони генерації клинотронів міліметрового та субміліметрового діапазонів, так і з використанням ступеневої зміни частоти за умови переходу між відокремленими зонами генерації в клинотроні міліметрового діапазону. Методи досліджень. Чисельне розв’язання рівняння Пуассона та руху заряджених часток методом Рунге-Кутти четвертого порядку, самоузгоджене розв’язання рівняння збудження хвиль і руху потоку електронів методом кінцевих різниць. Експериментальна частина досліджень генерації випромінювання проводилась згідно з класичними методами вимірювання потужності та частоти для терагерцового діапазону. Ступінь упровадження. Результати роботи можуть бути використані при створенні ТГц систем візуалізації з модуляцією частоти та зі сталою частотою. Сфера використання. Розроблену в дисертаційній роботі систему живлення клинотронів з додатковими ПІД контурами стабілізації та можливістю частотної модуляції, можна використовувати як джерело електромагнітного випромінювання у задачах тривимірної візуалізації.