양극 메쉬 패턴 변화에 따른 가상음극발진기의 전기적 특성 분석

Abstract

가상음극발진기는 드리프트관에 생성된 가상음극의 진동을 통해 대출력 마이크로파를 발생시키는 장치이다. 가상음극 생성을 위해서는 전자 빔을 발생시키는 음극과 메쉬 양극이 사용된다. 가상음극발진기는 높은 출력의 마이크로파를 쉽게 발생할 수 있으나, 효율이 매우 낮다는 단점이 존재한다. 음극에서 발사된 전자 빔은 메쉬 양극을 통과한 후 드리프트관에서 가상음극을 형성한다. 음극에서 발생된 전자가 양극을 지나면서 양극으로의 흡수는 가상음극발진기의 낮은 효율의 원인 중 하나이다. 본 논문에서는 양극이 효율에 미치는 영향을 분석하기 위하여 두 가지의 메쉬 양극을 이용하여 가상음극발진기의 전기적 특성을 분석하였다. 가상음극발진기의 마이크로파 발생 다이오드에 인가된 고전압 펄스의 크기는 -124kV이고, 다이오드에는 6kA의 전류가 흘렀다. RF 다이오드로 검출된 변환 전압은 일반 메쉬망이 6.7mV이고, 부식가공 메쉬망이 36.8mV이다. 실험을 통해 투과율이 76%인 부식가공 메쉬망이 더 높은 전력의 마이크로파를 발생함을 확인하였다. 또한, RF 다이오드 출력 전압의 펄스폭을 통해 투과율이 낮은 일반 메쉬망의 경우 전자짐에서 쉽게 아크방전으로 전이되는 것으로 분석된다.