W波段带状注速调管电子光学及注波互作用系统的研究

通过冷流模型理论对均匀场聚焦带状电子注的传输进行了研究,结果表明,通过增强聚焦磁场并提高电子注填充高度因子,可以有效降低Diocotron不稳定性并实现长距离的稳定传输.结合理论研究,对均匀场聚焦带状注电子光学系统进行了三维仿真设计与优化,利用自主开发的二维非线性注波互作用程序SBK2D,对W波段带状注速调管进行了初步分析,结果为输出峰值功率69 kW、效率24%、增益37dB、3dB带宽100 MHz.研制出的具有高机械对准精度的带状注速调管电子束管,带状注截面10 mm×0.5 mm,且在电子注电压20～82 kV,电流0.50～4.27A,长度100 mm的漂移通道内电子注传输直流通过率达到98%以上,高于之前在90 mm漂移通道内获得的95%的实验结果.     

G 波段带状注速调管电子光学系统的初步设计

设计了G 波段带状注速调管电子光学系统,主要工作参数为：电子注电压16.5kV,电流0.58A。电子注通道截 面3.272mmx0.274mm,通道长度20mm。阴极面是曲率半径为5mm 的矩形柱面,尺寸为2.5mm×1.2mm,电子注在单一 方向上压缩,电子注束腰截面尺寸2.5mm×0.12mm,电子枪压缩比10:1。采用均匀场聚焦方式,模拟了三种磁场强度下 的电子注成形和传输过程。模拟结果显示,电子注传输的Diocotron 不稳定现象在强磁场下得到改善;磁场强度为8700Gs 时的传输通过率为100%。     

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。     

W 波段平面线形排列多注速调管谐振腔的研究

本文通过三维仿真软件CST-MSW 建立了W 波段平面线形排列多注速调管五间隙谐振腔的物理模型,分析了其 某些参数尺寸变化对场形的影响,并与带状注五间隙谐振腔相关特性进行了对比分析,验证了该模型相对于带状注速调 管谐振腔在场形稳定性方面的优点。该型谐振腔在传统带状注速调管谐振腔的基础上发展而来,在避免了带状注速调管 电子注传输过程中的缺陷的同时,又继承了带状注速调管相对于传统单注速调管的一些优点。     

W 波段带状注速调管电子枪束流截面的模拟与测试 王

简要介绍了带状电子注束流截面动态测试系统,阐述了YAG：Ce 晶体发光原理,给出了W 波段带状注束流截面的模拟结果和低电压下测试结果,通过对测试注截面的分析验证了电子枪的设计,这对带状注速调管的研制具有重要的意义。     

浸没流多透镜多注电子光学系统的模拟研究

该文采用先2维后3维的计算方法,对L波段高峰值功率多注速调管电子光学系统进行了模拟设计。采用均匀场浸没流多透镜聚焦系统对电子注进行聚焦,获得了通过率100%,填充因子55%,特性良好的旁轴电子注。模拟计算表明,多透镜系统可有效调整电子注平衡半径,电子枪区均匀场可有效调整电子注波动性及层流性,聚集系统可在阴极磁感应强度为0.001~0.01 T,主磁场为0.06~0.13 T的范围内实现对旁轴电子注的良好聚焦。     

新型带状注毫米波器件的研究进展

近年来国际上关于毫米波带状电子注器件的研究工作表明这类器件潜在的巨大技术优势与应用潜力,同时也面临诸多技术难点。本文就毫米波带状器件的技术优势,国内外发展现状与趋势,以及面临的技术问题进行了深入分析。重点给出了我们正在开展的W波段带状注电子光学系统方面的工作,目前已经研制出了采用Wiggler聚焦的带状注束管,带状注电子枪压缩成形后的椭圆截面束流宽高比为25∶1。初步测试表明,带状注束管工作电压60 kV,工作电流2.58 A,传输距离50mm时,直流通过率达到了55%左右。目前,有关毫米波带状电子注聚焦与传输的性能优化与进一步的测试工作正在进行中。     

W 波段带状注速调管注波互作用系统的研究

带状注速调管是采用宽高比值很大的薄矩形注来降低空间电荷效应,采用特殊的高频结构来增加功率容量,从而使注波互作用效率得到提高的一种新型微波电真空器件。本文基于PIC 粒子模拟软件,建立了专门用于计算带状注速调管注波互作用过程的三维设计平台,并应用该平台完成了W 波段带状注速调管注波互作用系统的初步设计,获得了清晰的物理图像和具有参考意义的模拟设计结果。模拟结果表明,在电子注电压为140 kV,电流为15 A 时,该速调管可以获得大于573 kW 的输出功率、27.8 dB 的增益和大于27.3%的效率。     

X 波段高功率带状注速调管电子枪的研制

介绍了为新型高功率速调管研制的能产生矩形截面束流的带状注电子枪,其设计工作电压300kV,工作电流330A,导流系数约2.0μp,矩形柱面阴极100mm×40mm,经一维压缩形成的束流截面尺寸为100mm×8mm,电子注的层流性较好。按照设计值制成了带状注电子枪密封管并对其性能进行了测试,初步的实验结果表明电子枪的电性能指标达到了设计要求。     

太赫兹带状注器件

带状注是指束流截面近似为矩形或椭圆形的电子注,且具有大的宽高比。相对于传统的圆形注,带状注具有很多优点,例如大电流和大互作用面积等。由于太赫兹波具有高频率、宽频带、高传输速率等优点,因此太赫兹科学与技术近年来发展迅速。作为一种新型的真空电子器件,太赫兹带状注器件在高功率、高增益、高效率及小型化方面具有良好的技术优势。但是,带状注在传输过程中易出现Diocotron不稳定性,难以保持长距离稳定的聚焦传输,从而导致带状注的技术优势难以发挥。本文综述了带状注的产生成形方式和聚焦传输方法,以及太赫兹带状注器件的研究进展,同时讨论了它所面临的挑战和未来的发展方向。     

多注速调管电子光学系统的研究

本文比较系统地阐述了在多注速调管电子光学系统中开展的研究工作。给出了周期反转永磁聚焦系统的设计方法和设计考虑,讨论了控制极调制多注电子枪设计中遇到的特殊问题和解决方法,建立了计算电子光学系统的二维磁场和电子轨迹计算软件,并应用这些软件设计和研制了S波段200kW多注宽带速调管的电子光学系统。该管输出功率180kW,带宽7.6％,效率44.4％,增益大于45dB,电子注通过率89％,高频通过率69-83％。设计计算与实验结果有较好的一致性。     

Intense Sheet Electron Beam Transport in a Uniform Solenoidal Magnetic Field

In this paper, the transport of intense sheet electron beams in a uniform solenoidal magnetic field in high-power vacuum electronic devices is theoretically examined with the 3-D beam optics code MICHELLE. It is shown that a solenoidal magnetic field can be an effective transport mechanism for sheet electron beams, provided the beam tunnel is matched to the beam shape, and vice versa. The advantage of solenoidal magnetic field transport relative to periodic magnetic transport resides in the feasibility of transporting higher current density beams due to the higher average field strength achievable in practice and the lower susceptibility to field errors from mechanical misalignments. In addition, a solenoidally transported electron beam is not susceptible to voltage cutoff as in a periodic magnetic focusing system; hence, device efficiency is potentially higher.     

Modeling a subterahertz traveling-wave tube with a slow-wave structure of the double grating type and a sheet electron beam

A traveling-wave tube of the millimeter range belonging to the short-wavelength region with a sheet electron beam and a slow-wave structure of the double grating type is studied. Its dispersion characteristics and coupling impedances for various spatial harmonics are calculated. The issues of design of the electron-optical system are discussed. The focusing of a sheet electron beam with a high current density by a uniform magnetic field is modeled.     

轻便型钐镨钴永磁迴路

正 (一)引言 本文介绍3cm波段速调管上使用的均匀场聚焦钐镨钴(Sm Pr Co)永磁迴路。它的磁间隙长度Lg=67.3mm,间隙处均匀区最强场强Bmax=2700 Gs,均匀区的场强波动为4％。SmPrCo磁钢重5kg,磁系统总重量为8.6kg,用于峰值功率为50kw的速调管,获得了满意的结果。电子束通过率达9899％。(二)磁迴路的设计和结果 聚焦磁场决定于电子枪的光学系统、高频互作用区和进入