相对论回旋电子注与驻波场互作用的数值计算

本文从相对论电子运动的基本方程推导出横电(TE)模式下回旋电子注速度相位空间的运动方程。它们适合于回旋振荡管互作用空间的数值计算。对于频率为10GHz的变截面腔TE_(011)场型,工作在回旋基波的回旋振荡管的计算,获得了电子效率为57％和轨道效率为72％的结果。对于频率为35GHz均匀截面腔TE_(021)场型,二次回旋波的回旋振荡管得到了电子效率为26％和轨道效率为40％的结果。文中还讨论了开放式谐振腔纵向场分布函数G(T)、腔体内场幅E_0、电子注半径R_b和轴向磁场B_0等因素对回旋管参量的影响,并给出了相应的结果。     

工作在回旋频率二次谐波并具有最佳高频场分布的回旋管的实验研究

本文引入了下述实验结果:一个工作在回旋频率二次谐波的回旋管,当输出功率电平很高时,管子工作不稳定的原因不仅在于硬自激,而且还在于管内存在着三种竞赛(即纵向下标与工作模式不同的模式的竞争、回旋频率二次谐波上的谐振电子注的模式竞争,以及对处于基本回旋谐振状态醚电子产生作用的行波的竞争)。结果表明,同时抑制所有干扰模式有可能大大提高振荡的稳定性和输出功率。     

新型毫米波回旋放大器探索

回旋放大器能够在毫米波频段产生百千瓦量级的相干电磁辐射,在高分辨率成像雷达、电子对抗和远程通 信等领域都有广阔的应用前景。本文提出研究基于新型互作用电路结构回旋放大器。该回旋放大器采用电子回旋脉塞级联群聚段、损耗介质加载过模漂移段和高阶模式工作输出段等新型的电路结构,以解决当前回旋行波放大器线性段稳定性,提高系统的平均功率处理能力和提高非线性段峰值功率量级,以推动该类器件进一步发展。     

离子通道电子回旋脉泽频谱特性

基于等离子体状态下的离子通道电子回旋脉泽（ＩＣＥＣＭ）能够产生宽带高功率微波辐射,是一个新的可调谐同的研究方案。本文报告了该系统自发辐射的电磁频谱特性。借助相对论电子注的电磁辐射理论,初步展示了脉泽频谱的基本规律。研究结果表明,该系统的辐射带宽可近似为３γ＾２／３ωｋ／２,ωｋ是辐射功率最高的谐波频率。这一结果与文中的数值计算相符。本文深入研究离子通道对回旋电子注聚焦的新机理。文中报告的频谱特性不     

高功率毫米波回旋器件实验研究

介质加载是解决回旋行波管振荡一个较好的方法,本文利用这种结构在Ka波段回旋行波管的实验中利用这种结构在工作模式TE01,加速电压66 kV,电子注电流13A得到了293 kW的峰值输出功率,最大增益56 dB,效率34.2％,3 dB带宽2.1 GHz的结果;介绍了W波段回旋行波管、回旋振荡管、Q波段回旋行波管的实验情况.     

利用非线性电场的电子回旋脉塞

电子回旋脉塞(ECM)——一般称为回旋管,是利用回旋电子的相对论群聚效应而产生受激辐射的一种毫米波大功率器件。回旋管突破了传统微波管尺寸受波长的限制。但是它需要有相对论性的电子能量,因而需要高压电源设备,较适合于大功率的场合。本文介绍一种新型的电子回旋脉塞,它利用非线性电场参与对回旋电子的互作用,使非相对论的电子也能产生空间的相位群聚效应,因而产生受激辐射。这种新工作原理的ECM既能利用回旋管所用的高频系统(如过模波导或开放式谐振腔)而较少受波长的限制,又不象回旋管那样需要高的工作电压。本文在简单回顾相对论电子回旋脉塞的工作原理之后,介绍这种新型器件的工作原理及实验结果。     

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%.     

94GHz连续波40kW回旋振荡管高频系统的设计

W波段的高功率连续波回旋管振荡器在毫米波非致命武器等领域有着重要的应用。该文首先通过起振电流的计算,确定了工作模式,继而利用自行开发的自洽非线性计算程序GYROSC对工作在94GHz频率的连续波回旋振荡管高频系统进行了模拟计算和优化设计。结果表明,设计的W波段连续波回旋管可获得输出功率40kW,电子效率大于30%。     

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。     

太赫兹回旋管研究进展

回旋管是一种基于电子回旋谐振受激辐射的快波器件,是目前太赫兹波段输出功率和效率最高的重要器件,本文给出了目前国内外太赫兹回旋管技术的发展状况,分析了太赫兹回旋管的特点和应用前景.     

Experimental study of the effect of electron cyclotron frequency on parameters of CRM-monotron

The effect of electron cyclotron frequency on the amplitude, output power, frequency, frequency spectrum, beam voltage and oscillation region of the 8mm H_o, mode CRM-Monotron operating at second harmonic of the cyclotron frequency is studied. By keeping the electron cyclotron frequency in high stability, the frequency stability of the CRM-Monotron can reach 10⁻⁵ and the spectrum width and frequency drift are less than 1.5 MHz. Some useful data are provided for the use of the CRM-Monotron.     

COMPARISON BETWEEN FEL AND CYCLOTRON RADIATION

In general,in free electron lasers there are two kinds of stimulated radiations:FELradiation and cyclotron radiation.This paper chows theoretically that if the initial transversevelocity of electron beam is large and the selected parameters for FEL are not suitable,thecyclotron radiation will be dominant,especially when the energy of electron beam is low.But thecyclotron radiation does not have double Doppler frequency upshift effect,its frequency is limitedby axial megnetic field,and when the energy of electron beam is high,the cyclotron radiationfrequency will be much lower than FEL radiation frequency.Therefore,in FEL experimentshow to distinguish these two kinds of radiations and to suppress the cyclotron radiation are veryimportant.     

自由电子激光辐射和迴旋辐射的比较研究

在自由电子激光器中一般存在两种受激辐射形式:自由电子激光辐射和迴旋辐射。本文从理论上阐明,如果电子束的初始横向速度较大,自由电子激光器的参数选用不当,则迴旋辐射将占优势,特别当电子束能量较低时,产生迴旋辐射的倾向更大。但是迴旋辐射并不具有双重多普勒频率上漂移的特性,由于受轴向磁场强度的限制,在电子束能量较高时,其辐射频率要比自由电子激光辐射频率低得多。因此在自由电子激光器的实验研究中,如何区别这两种辐射,并有效地抑制迴旋辐射,是一个十分重要的课题。     

迴旋佩尼管束波互作用的理论和模拟

本文从电子的相对论运动方程和能量方程出发,详细分析了迴旋佩尼管内的束波互作用,提出了适用于任意TEmn模和任何次迴旋谐波工作的大信号理论。计算机模拟表明,这种器件具有电子效率高、工作磁场低的突出优点。从而开拓了毫米波迴旋脉塞器件的更广泛的应用前景。     

Properties of a Second Harmonic Gyrotron Cavity with Internal Blazed Grating

Spectral domain analysis, scattering matrix analysis and PIC simulations are used here to design a second harmonic gyrotron cavity with an internal blazed grating which favors operation at the second harmonic of the electron cyclotron frequency rather than operation at the electron cyclotron frequency itself. Based on these simulations, the cavity design is optimized. The results show that a new gyrotron with higher power and higher frequency can be achieved by incorporating such a blazed grating.     

Density profiles in tokamaks from electron cyclotron radiation spectra

Measurement of the line shape of optically thick and optically thin lines in the electron cyclotron radiation spectrum emitted by a tokamak plasma may yield both electron temperature and density profiles. Currently temperature profiles are routinely extracted from optically thick lines. Consequently, this paper is addressed to the density profile problem. Algorithms for extracting density profiles are outlined in the case of uncontrolled reflection and controlled reflection of the cyclotron radiation within the tokamak vacuum chamber.     

A New Second Harmonic Cavity with Internal Grating

This paper describes a new second harmonic gyrotron cavity based on the concept of an internal Bragg-type grating which favors operation at the second harmonic of the electron cyclotron frequency rather than operation at the electron cyclotron frequency itself.     

具有正交直流场的边廊模(TEm11)回旋脉塞的研究

本文给出了具有正交直流场的边廊模回旋脉塞的线性和非线性分析。对模型的小信号起振,同轴腔内导体对模式的截止频率和分割度的影响以及外加电压对电子回旋频率,起振束功率和互作用效率的影响作了较详细的研究。计算表明,对m=2,互作用效率可达41%。我们还将其结果与相同条件下圆柱腔情况作了比较。这些分析有益于工程设计。     

半导体量子点中强耦合磁极化子的性质

采用线形组合算符和么正变换研究了磁场对半导体量子点中强耦合磁极化子基态的影响.结果表明,磁极化子束缚能、磁极化子振动频率随有效束缚强度增大而减小,随电子-体纵光学声子耦合强度增大而增大,随磁场强度增大而增大,即均由于半导体量子点的受限和磁场的增大而使量子点的极化加强,因此半导体量子点的极化是不容忽略的     

回旋波在相对论运动磁化等离子体上的反射和透射

本文研究回旋波在相对论运动磁化等离子体中的传播特性和在磁化相对论电子束前上的反射增益．导出了回旋波的反射系数、透射系数和透射波的色散关系和频率关系公式，讨论了透射波（右旋波和左旋波）的色散特性、传播特性和反射波的增益及产生全反射的入射频率区域．