高频微波加热器件陶瓷窗的机械可靠性 第一部分 温度和应力分布的分析

引言近几年来在研制28～150GHz频率范围,能产生200～500kW连续波功率的微波管方面作出了很大的努力,一种特殊的称为回旋管的微波器件,己应用于聚变能系统中的电子回旋谐振加热(ECRH)。回旋管的输出部分包含一个圆片形式的陶瓷窗,通过金属化和钎焊工艺将其连接在管子上。这种用来保持回旋管内部真空的陶瓷窗,必须具有传输微波能而很少吸收微波能的能力。诸如BeO和Al_2O_3这一类商用多晶陶瓷已成功地用于28GHz管中,     

自由电子脉塞用超导磁体系统

正 一、前言 众所周知:自由电子脉塞的波长与磁场强度有如下关系:10.7B0式中为波长(单位为mm),B0为磁场强度(单位为T)。例如4mm波长自由电子脉塞要求2.65T的磁场;2mm波长则要求5.3T的磁场。即波长愈短要求磁场愈强。目前,美苏等国在发展短波长,大功率自由电子脉塞方面,广泛采用超导磁体。我国在使用常规磁     

用于磁约束核聚变电子回旋共振加热系统的兆瓦级回旋管

磁约束核聚变能是目前人类认识到可以根本解决人类能源问题的重要途径之一。电子回旋共振加热(ECRH)和电流驱动(ECCD)是核聚变装置等离子体温度达到约1亿度稳定聚变条件的主要加热方式。而回旋管是ECRH系统高功率微波源的核心器件。本文针对磁约束核聚变能ECRH系统所需的高功率微波源介绍了国内外兆瓦级回旋管的技术发展、研究现状和发展趋势,并探讨了回旋管的未来研究方向。     

一种基于金刚石NV色心系综的磁力计

金刚石氮空位(NV)色心系综磁力计的灵敏度受激光激发效率的影响很大。对此通过增加激光与金刚石的接触面积来提高NV色心的激发效率,搭建了共聚焦磁检测系统。建立了NV色心的原子模型,根据其磁检测的原理,可通过光探测磁共振(ODMR)技术来检测外部磁场。沿着金刚石[111]晶向施加静磁场,四个共振峰所对应的微波频率与磁场强度呈现线性关系。因此,可通过检测共振峰的漂移来解算出外部磁场强度。在激光功率50 mW、微波功率23 dBm时,计算得出室温下该磁力计的极限灵敏度达到0.3 nT/Hz1/2,实验测得系统的磁噪声灵敏度为0.2 nT/Hz1/2。通过提高金刚石NV色心激发效率可以进一步提高金刚石磁力计的灵敏度。     

35GHz,TE021回旋速调管的电磁模拟

本文对一种新型的工作在二次谐波的三腔回旋速调管进行了理论分析和PIC模拟,该管子有两个十分突出的优点:由于其是工作在二次谐波上,这就大大降低了对轴向磁场的要求,可以避免笨重的螺线管或是超导磁场;其次由于其为三腔的结构,可以明显的提高管子的增益.PIC(Particle-In-Cell)模拟方法被采用来对该管子从磁控注入枪到微波电路进行了电磁模拟.在我们所采用的参数条件下,工作频率为35GHz,工作模式为TE021的三腔回旋速调管在0.675T的磁场下得到了22.5dB的增益以及23.71% 的效率.     

一种可调的新型永磁迴路

本文设计了一种可调的叠式钐钴永磁迥路。用三层径向磁化的钐钴磁体和软铁类磁导材料,借助于计算机,设计了沿轴向长2.0mm,磁场强度1.2kGs,波动0.7％的均匀磁场,为高功率微波管的永磁聚焦系统提供了一种优良的永磁迴路。     

连续波功率为200千瓦、频率为28千兆赫的回旋速调管的研制计划

本计划的日的,是研制能在28千兆赫频率产生200千瓦连续波功率的微波放大管或振荡管。管子应用了回旋谐振互作用效应。1978年第二季度,对设计的第二只连续波回旋振荡管进行了脉冲测试,峰值输出功率达132千瓦,平均输出功率达20千瓦。随后又对管子进行连续波测试,这时,管子工作在最大电子注功率640千瓦下,连续波输出功率为105千瓦。在这样的功率输出下,输出窗发生了热炸裂(Thermal break).在未改变设计的条件下重装了该管,并送至橡胶岭实验室使用,管子工作于50千瓦的连续波功率输出。     

新型宽带大功率毫米波回旋行波管发射机

介绍了大功率毫米波雷达和应用于毫米波段微波管的特点.阐述了回旋管的分类和宽带大功率毫米波回旋行波管的工作原理、超导磁场的实现方法和Marx调制器等毫米波雷达发射机中的关键技术.根据回旋行波管放大器的工作特点,给出宽带大功率毫米波发射机系统方案及关键技术的解决方法.     

W波段三次谐波回旋振荡管的模拟与设计

研究了影响毫米波谐波回旋管互作用效率的多个因素,通过采用三次谐波工作,94 GHz回旋管的工作磁场降低到了1.185 T,使采用永磁体取代超导磁体成为可能.利用自洽非线性计算和粒子模拟研究了回旋振荡管的注-波互作用过程,发现了腔体品质因数与互作用效率的内在联系,研究了工作电压和电子注横纵速率比对耦合强度的影响,考虑了磁场渐变及电子注速度离散对互作用效率的影响,通过选择合理的工作模式和系统参数,当工作电压为40 kV、工作电流为12 A、电子注横向速度离散为3%时获得了95 kW的输出功率及19.7%的效率.当采用单级降压收集极后,效率可以进一步提高到39.2%.     

应用于动态核极化核磁共振的太赫兹回旋管

太赫兹波驱动的动态核极化核磁共振波谱技术能将信号灵敏度提高几个数量级,太赫兹回旋管可实现高功率输出,并有一定的频率调谐范围,符合核磁共振波谱系统对太赫兹辐射源的需求。介绍了应用于核磁共振波谱系统的频率可调太赫兹回旋管的发展,研究了多段式腔体结构以及频率可调太赫兹回旋管中工作电压和磁场与电子注质量的关系。在应用于动态核极化核磁共振的太赫兹频率可调回旋管工作时,多段式腔体结构明显优于传统三段式谐振腔。在设计太赫兹频率可调回旋管时,不仅要考虑改变工作电压或磁场导致的电子横纵速度比的变化,而且还要考虑改变工作电压或磁场导致的电子速度离散和引导中心半径离散的变化。     

频率可调太赫兹回旋振荡管互作用电路的设计与研究

根据动态核极化核磁共振成像技术对回旋振荡管的要求,设计了130 GHz 回旋振荡管的注波互作用电路,基于线性理论对互作用电路进行了研究并选择了合适的工作点,分析了电路的频率调节特性。利用相对论电子回旋脉塞非线性理论对互作用系统进行了模拟和计算,优化了工作参数,计算了磁场及电子注参数对输出功率及效率的影响。最后,用粒子模拟方法进行了模拟并与非线性理论结果进行了比较,两者符合得很好。模拟结果显示,当电压为10 kV、电流为0.3 A、磁场强度由2.34 T 增加到2.41 T 时,输出功率由1310 W 减小到230 W,对应的效率分别为43.6%和7.7%,振荡管的频率可调范围约为2.7 GHz。     

小回旋三次谐波0.52 THz回旋管

为了发展大功率高效率太赫兹辐射源,对小回旋电子注激励三次谐波太赫兹电子回旋脉塞进行了研究,分析了不同参数情况下的模式竞争.研究结果表明,采用近轴小回旋电子注能够实现三次谐波单模振荡.在此基础上设计了一只0.52 THz、TE37模三次谐波回旋管,数值计算表明,该回旋管在工作磁场为6.98 T下输出功率可以达到3.7 kW.对产生近轴小回旋电子注的高磁压缩比磁控注入式电子光学系统进行的粒子模拟研究结果表明,该电子枪能够产生满足实验要求的65 kV/2.5 A,横纵速度比为1.24,引导中心半径0.35 mm的小回旋电子注,其纵向速度离散6.6%,横向速度离散6.1%.     

高分辨率大尺寸簿片式微通道板象增强器

引言由于微通道板(MCP)象增强器(二代管)具有高的亮度增益和空间分辨率,被广泛地应用于夜视装备中。从无畸变成象、重量轻和结构紧凑来说,双近贴聚焦的管子(薄片管)与倒象管比较具有一些突出的优点。目前生产的管子有效直径为18mm。上述的二代管特别适用于微光电影摄象机设备。这种应用要求管子具有大的有效面积(直径>40mm)     

利用减速静电场的折反射式电子光学系统及该系统在发展高性能短象管中的应用

这种管子的一般描述这种叫做“喷泉管”的系统(图1)最先在参考文献1中描述过。它基本上是由一个曲率半径为R_c的球面阴极、一个L形辅助电极、一个具有R_a半径的圆形膜孔的第一平面阳极、一个具有直径为0.3mm的第二平面阳极和一个涂有透明半导体层的输出窗组成。输出窗位于离第二阳极距离为D的地方。     

微波管工艺技术进展

研究目前微波管的发展趋势是为了确定与管子未来发展紧密相关的最主要的制管工艺技术。对功率——频率极限的研究说明,微波管极限的进一步扩展并不大。毫米波管子跃进的可能性,更多地依赖于新设计概念而不是管子技术。而中功率微波管降低成本及提高可靠性的主要研究方面与管子技术有很大关系。因此,主要工艺技术方面有:(1)冷阴极;(2)铁氧体及半导体在管子中的应用;(3)利用化学蒸发沉积技术研制光刻蝕慢波结构,以及(4)越来越强调的管子损坏的原因。本文介绍了在这些方面的一些新进展并展望了将来的发展。     

回旋行波放大管最佳工作参量的计算

一、引言回旋管是一种利用电子回旋脉泽机理的新型微波器件。理论上,它是由于快波结构(如金属管或波导)内的轴向磁场中作螺旋运动的一群单能量电子在起作用。回旋管中产生辐射的物理机理,来源于相对论性效应。一开始,处     

塞曼双频激光器的优化设计

对横向塞曼双频激光器理论模型的建立及激光器参数的优化设计进行了研究,建立了连续激光器稳态工作时的激光阈值条件,得到了频率差与磁场、腔长之间的关系。选用激光管腔长为150 mm时,所加磁场应在0.03 T左右,磁场电流为1.3068 A,而管子的损耗为0.032,此时频差为1.3719 MHz。通过对理论数据的计算分析得出,为了提高频率稳定性,应合理选择磁场强度B并选定稳定性和均匀性很好的磁性材料。     

0.5THz二次谐波同轴回旋管的设计

二次谐波回旋管所需磁场仅为基模的一半,极大地降低了对工作磁场的要求.基于回旋管线性和自洽非线性理论设计了一只0.5 THz回旋管,采用TE56模为工作模式,分析了多项关键参数对注波互作用效率的影响,当其工作电压为49 kV,工作电流为5A,工作磁场为时9.94 T,效率为22.52％,输出功率可达55 kW.     

LEC法生长GaAs单晶的一种新的磁场直拉设备

已经研究出了一种新的磁场LEC(MLEC)直拉设备,MLEC设备由超导磁场装置和本国改进的高压单晶炉组成,用超导磁体代替常规电磁体,能够对压力室内坩锅中心位置横向地施加300Oe的磁场(0.3wb/cm~3)。通过使用大于1250Oe磁场,使GaAs熔体的温度波动从18℃显著降低到0.1℃。用上述磁场,已经首次成功地生长出直径为2in的GaAs单晶。     

强脉冲磁场的杀菌效果及对食品品质的影响

以西瓜汁脉冲磁场杀菌为例 ,研究了磁场强度、脉冲数和物料温度对杀菌效果及营养成分的影响。结果表明 :(1)随着磁场强度或脉冲数的增加 ,细菌残留数会出现一谷值 ,杀菌效果最好 ;之后随着磁场强度或脉冲数的进一步增加 ,杀菌效果反而变差 ;在细菌残留数出现峰值之后 ,杀菌效果再度变好。杀菌效果随磁场强度或脉冲数周期性的变化原因有待深入研究。 (2 )物料温度越高 ,微生物对磁场的敏感性越强 ,杀菌效果越好。 (3)脉冲磁场对西瓜汁杀菌的主次因素为磁场强度 >脉冲数 >西瓜汁温度 ;最佳参数组合为磁场强度 7.5 9T ,脉冲数 15 ,西瓜汁温度 2 0℃ ,最佳参数下菌落总数和大肠菌群数可达到商业无菌要求。 (4 )脉冲磁场对西瓜汁中还原性Vc和色素有一定的影响 ,但影响不大 ;对西瓜汁中可溶性固性物含量和 pH值几乎没有影响。