Contribution a l'etude theorique d'un rayonnement micro-onde de forte puissance a partir d'un faisceau d'electrons relativistes

Theorical study about high-power microwaves with a relativistic electrons beam

• Auteur / Autrice : FREDERIC SELLEM
• Direction : Guy Laval
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Faisceaux électroniques

Micro-ondes

Résumé

Les sources micro-ondes de forte puissance, type vircator ont vu leur interet accru ces dernieres annees. Elles sont toutes basees sur le meme principe qui permet d'obtenir un rayonnement micro-onde a partir de faisceaux d'electrons intenses. Une etude generale concernant les diodes, a l'origine de l'emission et de l'acceleration des charges, ainsi que des guides d'ondes dans lesquels se propage l'energie, a ete entreprise. Des simulations d'experiences provenant soit de la litterature soit du cesta ont ete faites a l'aide d'un code particulaire electromagnetique du cea, le code m2v. Mal adapte au probleme, il n'a pas donne de resultats assez satisfaisants pour envisager une etude theorique poussee. Un nouveau code particulaire electromagnetique, le code codex a ete realise sur cray t-90 afin de pallier a cet inconvenient. Toute son originalite reside dans le fait que les champs electriques et magnetiques sont calcules a partir des potentiels scalaire et vecteur et non des densites de charges ou de courant. De cette maniere, des conditions limites satisfaisantes sur les champs ont pu etre imposees, facteur extremement important pour une bonne modelisation. Apres de nombreux tests de validation, ce code a parfaitement restitue des experiences de type vircator provenant du cesta. Il a mis en evidence un nouveau phenomene, le glissement de la frequence d'emission. De premieres etudes de dimensionnement ont permis de relier la geometrie de la diode a la frequence micro-onde et la puissance qui en resulte. Le projet demom realise en collaboration avec les cea de bordeaux et de vaujours utilise un generateur explosif au lieu d'un generateur electrique. Le code codex a simule les experiences, en mettant a jour un probleme de mesure au niveau de la frequence d'emission. Une etude du courant, par sa forme temporelle, son intensite, a montre l'influence du couple courant-tension sur les resultats. Ce code, tres satisfaisant, aide a l'etablissement d'un modele analytique simplifie, qui permettra d'un cote, d'augmenter le rendement, assez bas, d'une telle source, et de l'autre de pouvoir mieux selectionner la frequence d'emission.