Гиротроны субтерагерцового и терагерцового диапазонов нового поколения с высокоселективными квазиоптическими электродинамическими системами на основе двух- и многозеркальных резонаторов
| Название НИОКТР | Гиротроны субтерагерцового и терагерцового диапазонов нового поколения с высокоселективными квазиоптическими электродинамическими системами на основе двух- и многозеркальных резонаторов |
|---|---|
| Аннотация | Создание мощных непрерывных источников когерентного электромагнитного излучения в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн является актуальной задачей современной вакуумной электроники. Перспективными приборами способными достаточно эффективно работать на этих частотах являются гиротроны, в которых к настоящему времени достигнуты мегаваттные уровни мощности в миллиметровом и десятки киловатт в субмиллиметровом диапазонах. Тем не менее, увеличение частоты, мощности и стабильности при сохранении достаточно высокой эффективности указанного класса источников прежде всего связано с проблемой селективного возбуждения рабочего типа колебаний, а также с ростом величины омических потерь. В целом, задача разработки нового класса гиротронов с указанным выше набором параметров является актуальной для целого ряда приложений от нагрева плазмы в новом поколении установок управляемого термоядерного синтеза (УТС) с сильным магнитным полем до спектроскопических исследований. Кроме того, существует ряд современных научных и технических задач связанных с реализацией мощных источников, обладающих широкополосной перестройкой частоты излучения. Настоящий Проект направлен на развитие концепции и реализацию гиротронов субтерагерцового и терагерцового диапазонов частот с рекордными параметрами за счет использования квазиоптических электродинамических систем на основе двух- и многозеркальных резонаторов нового типа. Такие системы позволяют существенно проредить спектр собственных мод и обеспечить значительное (по сравнению с традиционными гиротронами, использующими закрытые цилиндрические резонаторы) повышение мощности и частоты генерации при сохранении селективности рабочего типа колебания. Одновременно оказывается возможным уменьшение уровня омических потерь за счет увеличения сверхразмерности электродинамических систем. Дополнительным преимуществом предлагаемых схем гиротронов является возможность широкополосной перестройки частоты генерации за счет механической подстройки конфигурации многозеркальных электродинамических систем. В Проекте предполагается провести теоретический и экспериментальный анализ нескольких схем квазиоптических гиротронов, которые можно разделить на два класса: 1. Гиротроны субтерагерцового диапазона мегаваттного уровня выходной мощности с планарной конфигурацией пространства взаимодействия (моделирование и экспериментальная реализация прибора). 2. Гиротроны терагерцового диапазона при умеренном уровне мощности на основе двух- и многозеркальных резонаторов конфокального и эшелеттного типов (теоретический анализ и экспериментальное тестирование электродинамических систем). 1. Проведенный в недавних работах авторов Проекта [5А – 9А, 21A, 28А, 30A] детальный теоретический анализ подтвердил перспективность предложенной концепции планарного гиротрона. К настоящему времени в ИПФ РАН подготовлен экспериментальный стенд для реализации указанного типа гиротрона в субтерагерцовом диапазоне, включающим планарную магнетронно-инжекторную пушку (МИП), формирующую ленточный 3 МВт винтовой электронный пучок (ВЭП) с шириной порядка 2 см и основными параметрами (электронным током, разбросом по Заявка № 25-79-10383 Страница 3 из 54 скоростям и однородностью распределения тока) приемлемыми для обеспечения эффективной генерации. В данном Проекте предполагается экспериментальное исследование планарного гиротрона с поперечным дифракционным выводом излучения (по отношению к направлению поступательного движения электронов), а также решение ряда новых задач, направленных на улучшение выходных характеристик развиваемого класса приборов, включая повышение мощности и эффективности генерации. 2. Исследование возможности реализации гиротронов терагерцового диапазона киловаттного уровня мощности с двух- и многозеркальными резонаторами конфокального и эшелеттного типов на основе традиционных аксиально-симметричных электронно-оптических систем (ЭОС). |
| Доступ к ОКОГУ исполнителя | False |
| Количество связанных РИД | 0 |
| Количество завершенных ИКРБС | 0 |
| Сумма бюджета | 18000.0 |
| Дата начала | 2025-09-10 |
| Дата окончания | 2028-06-30 |
| Номер контракта | 25-79-10383 |
| Дата контракта | 2025-09-10 |
| Количество отчетов | 1 |
| УДК | 621.385.6.029.6 |
| Количество просмотров | 6 |
| Руководитель работы | Вилков Михаил Николаевич |
| Руководитель организации | Денисов Григорий Геннадьевич |
| Исполнитель | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ ИМ. А.В. ГАПОНОВА-ГРЕХОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК" |
| Заказчик | Российский научный фонд |
| Федеральная программа | Отсутствует |
| Госпрограмма | — |
| Основание НИОКТР | Грант |
| Последний статус | 2025-10-01 08:28:24 UTC, 2025-10-01 08:28:24 UTC |
| ОКПД | Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области физики |
| Отраслевой сегмент | — |
| Минздрав | — |
| Межгосударственная целевая программа | — |
| Ключевые слова | терагерцовое излучение; селекция мод; квазиоптические резонаторы; Гиротрон |
| Соисполнители | — |
| Типы НИОКТР | Фундаментальное исследование |
| Приоритетные направления | — |
| Критические технологии | — |
| Рубрикатор | 29.35.45 - Вакуумные электронно-волновые приборы СВЧ-диапазона |
| OECD | — |
| OESR | Физика жидкости, газа и плазмы (включая физику поверхностей) |
| Приоритеты научно-технического развития | б) переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников энергии, способов ее передачи и хранения; |
| Регистрационные номера | — |