多注周期永磁聚焦系统横向磁场的研究

从理论上对多注行波管周期永磁聚焦系统横向磁场的性质以及对电子注聚焦的影响进行了讨论,并借助仿真手段分析了一五注耦合腔周期永磁聚焦系统各电子注通道轴内的横向磁场分布规律,讨论耦合槽结构对横向磁场分布的影响,并对横向磁场造成的电子注偏移进行了粒子模拟。     

多级降压收集极的模拟仿真软件

研制了一个微波管多级降压收集极的二维模拟计算软件MSDC。MSDC软件采用圆柱坐标系，计算静电场分布、注入的原电子的运动轨迹、原电子撞击电极引发的次级电子的发射和运动轨迹、电子运动形成的空间电荷密度等，最后给出多级压收集极的性能。本软件还具备再聚焦区电子注层流性计算功能，以便指导再聚焦区磁场分布的优化。本软件的主要特点，是考虑了次级电子的空间电荷效应，每次迭代计算、原电子轨迹和次级电子轨迹的影响全都包括进去。     

周期永磁聚焦电子注的实验测定

为了确定在行波管制造过程中所允许的公差,用一个能够对周期永磁系统内的电子注进行自动三维测绘的电子注分析器,测量了电子注位置和电子注脉动与电子注注入的偏心度、电子枪的倾斜度以及阳极—周期永磁聚焦系统间隔之间的关系。在周期永磁聚焦系统中,横向场的影响看来是严重的。对实验结果和二维Hermannsfeldt计算机程序的计算结果进行了比较。     

基于Spindt冷阴极的行波管电子枪设计

针对X波段小型化Spindt冷阴极螺旋线行波管进行了电子枪设计.基于皮尔斯型电子枪结构,联合PPM高频聚焦系统,以电子注聚焦特性为优化目标,采用CST粒子工作室对电子枪结构和工作参数进行了优化设计,获得了 30 mA工作电流下电子注填充比为0.68的良好电子注聚焦.在此电子枪结构和高频结构下,分析了特定电流下电子注聚焦...     

同轴电子注双模行波管中实心注与空心注的相互作用

本文将介绍一种实现双模技术的新方法。该器件用了低电压实心的连续波电子注和高电压空心的脉冲电子注,它是最近为美国空军航空电子学实验室(AFAL)研制的,合同号为F33615-79-C-1863。连续波功率是由周期永磁聚焦结构内的连续波电子注的不间断工作产生的。在脉冲工作期间,用连续波电子注的空间电荷来稳定注入于实心注外围的高电压空心电子注。本文给出对不同工作参量下实心注与空心注之间,电子注与螺旋线之间,实心注——螺旋线——空心注之间的相互作用的研究结果,并讨论了诸如康夫纳(Kompfner)下沉和双注放大作用等重要物理现象,还讨论了产生同轴电子注的电子枪的最终设计。     

行波管的一些问题(三)

五、电子注的聚焦从电子枪出来以后,电子注要通过一段与场相互作用的空间。为了防止由于空间电荷本身斥力所造成的分散作用,必须有一种电场或磁场的力把电子注中的电子拘束在一定空间之内,这就是所谓聚焦作用。以下讨论几种聚焦的主要方法。(1)浸透式聚焦——根据电子通常有跟随磁力线运动的规律,可以把整个阴极浸透在一个很强的轴向磁场中,以得到电子注的轴向聚焦。理论和实验证明磁场愈强,电子轨跡偏离磁力线愈小。当磁场强度为     

电子注形状对行波管性能的影响

用于行波管中的大多数电子注都不是很理想的,电流密度随距离和半径而变(即出现了电子注扇形波动)。电子注由于其初始的形成及聚焦特性而存在非层流性,这种非层流性在周期永磁聚焦的管子里非常普遍,而在双模周期永磁聚焦行波管里将显得特别严重。具有这种非层流性的电子注可以用层流电子注来近似,但认为电子注电流密度随电子注半径和电路距离而变。电子注形状不同于理想电子注的主要影响是使行波管的效率降低为理想电子注所产生效率的1/2到1/4。效率的降低强烈地依赖于电子注的尺寸和形状。大多数计算机程序使用具有均匀电流密度的电子注,其电流密度是半径及距离的函数。本文介绍由两个不同的计算机模型所得到的结果,一个和电子注形状(指半径)有关,另一个和电子注扇形波动(即距离)有关。     

新型史密斯-帕塞尔效应可调辐射源研究

提出采用中等能量的相对论环状电子注激励轴对称三曲面反射镜、绕射光栅系统，产生毫米波、远红外波段辐射的新型准光学可调辐射源实验方案，这是一种基于史密斯一帕塞尔效应的自由电子激光。由于引入新型准光学谐振腔系统，可以改变能量输出方向的角度，从原理上讲，可制造一系列模型，产生可调频率的短毫米波、远红外波段相干辐射。采用环状电子注比带状电子注稳定性高，便于成型和聚焦；采用新腔体后增长了电子注与高频场的互作用范围；新型准光腔具有较小的绕射损耗。新方案的这些特点，进一步提高器件的输出功率，改善了高频特性。介绍这种新辐射源在3mm波段的粒子模拟计算初步结果，其输出功率达数百千瓦以上；同时给出准光学谐振腔高频系统的模拟计算和冷测实验的典型曲线。     

带状电子注聚焦系统设计

通过理论分析、数值模拟和实验研究了PCM 结构聚焦椭圆带状电子注的可行性。利用三维PIC 粒子模拟软 件模拟了椭圆带状电子注在PCM 结构行程的周期磁场中的传输过程,结果显示：截面为10x0.4 mm2 的椭圆带状电子 注在12x0.8 mm2 的矩形通道中稳定长距离传输120mm 无截获。对PCM 聚焦结构的磁场进行了测试,测试结果与数 值模拟结果相符。实验并研究了该PCM 聚焦系统约束带状电子注的能力,测试用速调管的设计电压为75kV,在56.8kV 时的直流通过率达到52.1%,并随着工作电压的升高呈上升趋势。     

静电离心聚焦系统中相对论性电子注的理论分析

本文对静电离心聚焦系统中相对论性电子注与波换能过程进行了原理性研究,给出了动力学线性理论分析。对有关工程问题进行了讨论,提出了电子注斜注入的设想。     

0.22 THz微电真空折叠波导行波管的聚焦磁场研究

在0.22 THz微电真空折叠波导行波管放大器(FWG-TWT)的设计中,为了保证在电子枪中产生的、具有所需电流密度的电子注能够稳定、成型地注入互作用区,并维持较高的电子通过率,需仔细设计磁场聚焦系统。本文在 FWG-TWT 中使用螺线管线圈和周期永磁聚焦系统(PPM)2种磁场结构来实现电子束流的稳定注入和传输。通过三维仿真软件对此电子光学系统进行模拟计算,重点考察了磁场的初始位置、磁感应强度峰值以及磁体厚度等对电子束传输特性的影响。仿真结果表明,在合理的参数范围内,电子注静态通过率可以接近100%,波动很小,能够实现束流的稳定注入和传输。     

基于二维窄带宏粒子模型的带状电子注传输研究

带状电子注具有非轴对称性和大宽高比的特性,非常适合应用于高功率微波与毫米波真空电子器件电子注形成。该文针对带状电子注的这种特性,建立了2维窄带宏粒子模型,编写了静电磁约束下带状电子注传输过程的分析计算程序,讨论了无外加高频场时带状电子注在均匀磁场和周期会切磁场聚焦情况下的传输过程,数值计算结果与单粒子模型及3维PIC软件模拟结果进行了比较,结果表明,该文编写程序的计算结果与3维PIC软件的有很好的一致性,且计算速率有大幅度提升。     

带状电子注空间电荷场的格林函数法求解

带状电子注具有非轴对称性和大宽高比的特性,为了研究其空间电荷效应,本文建立了相应的二维宏粒子物理模型,并通过格林函数法求解带状电子注内的空间电荷力。在该模型中,带状电子注用一系列窄带代替,每个窄带受到的空间电荷力通过叠加其它窄带作用于该窄带的电场力得到。本文对该窄带模型进行了详细的分析,计算了电子注内的空间电荷力,编写了基于该模型的数值模拟程序,模拟了带状电子注在不同静电磁约束下的运动及传输情况,计算结果与三维PIC 软件有很好的一致性,验证了基于该二维宏粒子模型的格林函数法求解带状电子注空间电荷场的合理性和准确性。     

多注双间隙耦合腔电子电导计算与模拟

该文基于空间电荷波理论模型,推导出多注双间隙耦合腔电子电导的单模理论和多模理论计算公式。比较结果显示对于双间隙耦合腔,单模理论计算结果足够准确。由粒子模拟结果与计算结果的一致证明了计算结果的正确性。最后使用粒子模拟研究了电压调制系数和聚焦磁场对电子电导的影响。结果显示当电压调制系数小于0.1并且聚焦磁场大于1.5倍布里渊磁场时,小信号理论计算的电子电导是准确的。     

W波段折叠波导慢波结构设计及三维注波互作用模拟

本文综合分析了折叠波导的几何尺寸和电子束参数，运用电磁场软件MAFIA的粒子模拟程序对三维折叠波导慢波结构进行了模拟．模型中，电磁波通过波导模式导入；为了克服较大空间电荷效应造成的电子注发散，使用了纵向聚焦磁场．基于三维互作用模型得到了W波段折叠波导的模拟结果，该结果可以对折叠波导慢波结构的三维互作用性能进行预测和分析．     

行波管长周期永磁聚焦系统的研究

对长周期永磁聚焦系统中电子注的脉动情况进行了系统的研究。在增大磁系统周期的时候,从理论上讨论了高次谐波,磁场参量和空间电荷参量对电子注脉动的影响,最后利用计算机仿真软件OPERA对电子注在长周期磁聚焦系统中的运动进行了模拟。结果表明,理论推导的结果与计算机模拟值相符,可以利用这种方法进行长周期聚焦系统的模拟和设计。     

空间行波管多级降压收集极的设计和模拟

多级降压收集极被广泛地应用于空间行波管的设计中,本文介绍了一种四级降压收集极的设计和模拟方法。通过对某一空间行波管互作用后的废电子注信息进行分析,得到电子注在收集极的入口条件,并且根据电子注入口条件确定各电极的电位,用行波管模拟软件模拟废电子注在收集极内的发射情况,计算出收集极的效率,通过分析电子注粒子运行轨迹和能量分布,优化收集极边界条件和各电极电位设置,提高收集极效率,降低电子回流率。结果表明：利用此方法计算得到的收集极效率达到80%以上,该模拟分析方法对行波管收集极的研究设计具有参考价值。     

双注电子枪中最小二乘法拟合磁场的研究

用粒子仿真软件EGUN和MAGIC仿真电子枪时,需设置一组线圈来拟合磁控注入电子枪的磁场.为了提高设计效率,采用最小二乘法计算线圈参数,拟合电子枪磁场,计算结果用于34GHz双注磁控注入电子枪的仿真中,仿真结果表明:最小二乘法能够直接计算出拟合磁场的线圈组合,提高设计电子枪的效率;仿真的双注磁控注入电子枪电子速度零散小,横纵速度比适中,满足回旋管对电子枪的要求.     

强聚焦激光束俘获生物粒子

激光束与透明生物粒子的相互作用中,激光束的力学效应明显地超过热学效应和光生物化学效应。适当的光束配置可以造成一个能捕捉和操纵生物粒子的激光陷阱。本文介绍一种强聚焦氦氖激光束的纯光学陷阱,以及用它阱陷红葡萄球菌、球形鞭毛虫等生物粒子的实验。四十毫瓦功率的激光束     

PRPM聚焦多注速调管电子光学系统的研究

该文采用边界元( BEM )软件TAU对具有周期反转永磁(PRPM)聚焦结构的多注速调管电子光学系统进行研究。通过编写程序增加TAU读入三维磁场数据的功能,从MAFIA中导入三维磁场,分别模拟了处于径向不同位置处电子注的轨迹。通过对磁聚焦系统进行优化设计,外层电子注轨迹得到明显改善。使用软件TAU进行三维模拟可以大大缩短模拟时间,便于多注速调管电子光学系统的工程设计。