Influence of positive ions on oscillatory processes in an electron beam with virtual cathode

Abstract

621.385We numerically simulate the influence of positive ions on characteristics of the microwave oscillations in a nonrelativistic electron beam with the virtual cathode formed in a decelerating field (low-voltage vircator). A numerical scheme allowing for ionization of a residual gas by an electron flow is proposed. It is shown that the residual-gas ionization in the operating chamber of a low-voltage vircator leads to a forcing of the virtual cathode out of the transit gap and to a cutoff of microwave oscillations. The obtained numerical data are confirmed by an experimental study using a low-voltage vircator model.

Mechanism of pulsed generation mode when transporting a relativistic electron beam in a gas-filled medium

“…В данной работе на основе 3D модели электронного потока [4] и разработанной программы 1 анализируется механизм возникновения импульсного режима генерации. Выделены основные физические процессы, происходящие в электронном потоке в режиме импульсной генерации: образование и вытеснение ВК, а также рассеяние ионного облака.…”

“…При движении электронного потока в газонаполненной среде за счет процессов ионизации нейтрального газа возникает ионное облако, что, в случае электронного пучка с виртуальным катодом (ВК), приводит к появлению различных физических эффектов, таких как срыв генерации и возникновение различных режимов генерации[1][2][3]. Причиной этого является тот факт, что энергия электронов в интенсивном потоке существенно превосходит энергию, соответствующую максимуму коэффициента ионизации нейтрального газа при ударной ионизации.…”