Multi-gigawatt sub-THz free-electron maser of planar geometry with three-dimensional distributed feedback: design parameters and simulations

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The simulations of spatially extended free-electron masers (FEM) of planar geometry based on the use of a three-dimensional distributed feedback mechanism, which is implemented in the so-called “three-dimensional” Bragg structures, is carried out. The possibility of creating an FEM of this type in the W-band based on high-current explosive emission accelerator “U-2” (BINP RAS) forming a sheet electron beam of 1 MeV / 140 kA / 10 μs with a cross section of 1 cm × 140 cm is studied. The possibility of implementing a stable narrow-band generation regime in the FEM under development at optimal parameters with an electron efficiency of ∼ 18–20% and a record output power of up to ∼ 20 GW level is demonstrated.

About the authors

N. Yu Peskov

Federal Research Center A.V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences; Budker Institute of Nuclear Physics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: peskov@ipfran.ru
Nizhny Novgorod, Russia; Novosibirsk, Russia

E. D Egorova

Federal Research Center A.V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences; Budker Institute of Nuclear Physics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Nizhny Novgorod, Russia; Novosibirsk, Russia

N. S Ginzburg

Federal Research Center A.V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Nizhny Novgorod, Russia

A. S Sergeev

Federal Research Center A.V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Nizhny Novgorod, Russia

A. V Arzhannikov

Budker Institute of Nuclear Physics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Novosibirsk, Russia

S. L Sinitsky

Budker Institute of Nuclear Physics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Novosibirsk, Russia

References

  1. Thumm M. // In: Generation and application of highpower microwaves Boca Raton: CRC Press, 2020. P. 310.
  2. Benford J. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2008. V. 36. No. 3. P. 569.
  3. Booske J.H. // Phys. Plasmas. 2008. V. 15. No. 5. Art. No. 055502.
  4. Litvak A.G., Denisov G.G., and Glyavin M.Yu. // IEEE J. Microwave. 2021.V. 1. No. 1. P. 260.
  5. Thumm M.K.A., Denisov G.G., Sakamoto K., and Tran M.Q. // Nuclear Fusion. 2019. V. 59. No. 7. Art. No. 073001.
  6. Nusinovich G.S., Thumm M.K.A., and Petelin M.I. // J. Infrared. Millim. THz Waves. 2014. V. 35. P. 325.
  7. Гинзбург Н.С., Песков Н.Ю., Сергеев А.С. и др. // Изв. вузов. Прикл. нелин. динам. 2020. Т. 28.№6. С. 575.
  8. Аржанников А.В., Гинзбург Н.С., Заславский В.Ю. и др. // Письма в ЖТФ. 2013. Т. 39. № 18. С. 8
  9. Arzhannikov A.V., Ginzburg N.S., Zaslavsky V.Yu. et al. // Tech. Phys. Lett. 2013. V. 39. No. 9. P. 801.
  10. Аржанников А.В., Синицкий С.Л. Килоамперные электронные пучки для накачки колебаний в вакууме и плазме. Новосибирск: ИПЦ НГУ, 2016. 258 с.
  11. Peskov N.Yu., Egorova E.D., Sergeev A.S., and Tsarkov I.M. // Phys. Rev. Appl. 2024. V. 21. No. 1. Art. No. L011003.
  12. Peskov N.Yu., Ginzburg N.S., Golubev I.I. et al. // Appl. Phys. Lett. 2020. V. 116. Art. No. 0006047.
  13. Ковaлев Н.Ф., Оpловa И.М., Петелин М.И. // Изв. вузов. Paдиофиз. 1968. Т. 11. № 5. С. 783
  14. Kovalev N.F., Orlova I.M., and Petelin M.I. // Radiophys. Quant. Electron. 1968. V. 11. P. 449.
  15. Yariv A. Quantum Electronics. N.Y.: John Wiley and Sons Inc., 1975. 602 р.
  16. Песков Н.Ю., Егорова Е.Д., Гинзбург Н.С. и др. // Изв. вузов. Paдиофиз. 2023. Т. 66. № 7-8. С. 575
  17. Peskov N.Yu., Egorova E.D., Ginzburg N.S. et al. // Radiophys. Quant. Electron. 2023. V. 66. No. 7–8. P. 521.
  18. Benford J., Swegle J.A., Schamiloglu E. High Power Microwaves. Boca Raton: CRC Press, 2015. 552 р.
  19. Песков Н.Ю., Аржанников А.В., Белоусов В.И. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2023. Т. 87. № 5. С. 755
  20. Peskov N.Yu., Arzhannikov A.V., Belousov V.I. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 5. P. 669.
  21. Сандалов Е.С., Синицкий С.Л., Аржанников А.В. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2023. Т. 87. № 5. С. 652
  22. Sandalov E.S., Sinitsky S.L., Arzhannikov A.V. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 5. P. 573.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».