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1.
文章论述了推广回旋管应用中所碰到的高功率传输,模式变换和辐射尖锐的波束等技术难点,对现有的准光系统提出了改进措施。  相似文献   
2.
成功实现高转换效率的140 GHz TE22,6准光模式变换器原型设计。基于周期微扰原理设计Denisov辐射器,实现低边缘绕射的初级出射波束。针对三镜面光路系统,采用全矢物理光学积分作为主要计算手段,围绕主极化场分量进行三级相位修正面迭代优化,实现高出射高斯纯度的模式场转换,其中一级镜的修正有效改善了辐射器出射的不理想性。基于全矢数值仿真确认,相比原二次曲面原型设计,相位修正后的变换器系统的出射高斯纯度从92.7%提高到99.6%,结合98.8%以上的功率传递效率,实现了性能优越的高阶回旋管准光模式变换器原型设计。  相似文献   
3.
应用于动态核极化核磁共振的太赫兹回旋管   总被引:1,自引:0,他引:1  
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。  相似文献   
4.
以0.3 THz回旋管为研究对象,对 TE06模回旋管腔体进行理论分析和起振电流的计算,以避免模式竞争的出现。对选取的电参数进行粒子模拟仿真,在10 kV和300 mA条件下得到 TE06模输出、平均输出功率为152 W及输出频率为299.5 GHz的模拟结果,并对不同磁场和不同电流情况下输出功率进行了分析,为太赫兹回旋管的研制提供参考。  相似文献   
5.
通过包含速度零散影响的回旋行波管放大器的非线性理论模型,以W波段两段结构回旋行波管放大器为例,详细分析了速度零散对放大器电子注—波互作用的影响.模拟结果表明,通过合理地调整互作用长度,减小电子横纵速度比、调节工作磁场等方法可以有效地减小速度零散的影响,对回旋行波管放大器的优化设计提供了理论依据.  相似文献   
6.
W波段边廊模回旋管Vlasov模式变换器的辐射场研究   总被引:1,自引:1,他引:0  
采用几何光学模型详细研究了边廊模回旋管中Vlasov模式变换器的工作原理,利用等效像源模型结合矢量绕射理论分析了通过此模式变换器的辐射场.考虑W波段边廊模回旋管的具体参数,通过数值计算,讨论了通过Vlasov模式变换器后辐射波束的场分布特性.结果表明,Vlasov模式变换器将回旋管中的高阶边廊模式转换为自由空间的高斯模式,且远场的高斯场型较近场更好.  相似文献   
7.
本文介绍了一种新型的强流相对论器件——强流相对论等离子回旋管。叙述了在强流相对论性器件中填充等离子体实现空间电荷补偿的原理,及苏联科学院普通物理所在3cm波段获得的实验结果。  相似文献   
8.
Review of quasi-optical gyrotron development   总被引:1,自引:0,他引:1  
There is currently a need for megawatt average power sources of 100–600 GHz radiation for electron cyclotron heating of fusion plasmas. One of the leading candidates for such a source, the conventional wave guide cavity gyrotron,(1) has produced impressive output powers and efficiencies at frequencies up to about 300 GHz. However, this gyrotron configuration is limited at high frequencies by high ohmic heating and problems with transverse mode competition due to the highly overmoded configuration, and with beam collection, since the beam must be collected along a section of the output waveguide. The quasi-optical gyrotron (QOG), first proposed in 1980 by Sprangle, Vomvoridis, and Manheimer,(3) features an open resonator formed by a pair of spherical mirrors instead of a waveguide resonator and has the potential for overcoming each of these limitations. The resonator mirrors can be well removed from the beam-wave interaction region, allowing a large volume for the interaction and low ohmic heating densities at the mirrors. The beam direction is transverse to the resonator so that beam collection is separate from the output waveguide. This geometry is particularly well suited to the use of a depressed collector for electron beam energy recovery. The QOG operates in the lowest-order transverse (TEMool) Guassian mode of the resonator, higher-order transverse modes being effectively suppressed by higher diffraction losses. This paper reviews recent progress toward the development of high-power quasi-optical gyrotrons for ECRH of fusion plasmas. It includes an overview of gyrotron theory in terms of normalized variables as they apply to the quasi-optical gyrotron for operation both in the fundamental and the higher harmonics. Scaling equations for the output power and resonator mirror heating by the RF are given. The design tradeoffs between annular and sheet electron beams are discussed as is the issue of beam space-charge depression in the open resonator. Recent advances in the analysis and design of QOG configurations capable of efficient and stable single-mode operation are discussed, showing the possibility of achieving 50% transverse efficiency in highly overmoded resonators. The application of a depressed collector is discussed as a means of recovering the energy in the axial motion of the spent electron beam and, thus, raising the output efficiency to near the transverse electronic efficiency. The problem of high field magnet design is addressed, for both fundamental and higher harmonic operations, the latter being necessary at very high frequencies. The design equations and tradeoffs are applied to the design of 1-MW, CW quasi-optical gyrotrons operating at 120 GHz, in the first and second harmonic at 280 GHz and in the second harmonic at 560 GHz. The output coupling for these 1 MW designs is 5–7% showing the potential for even higher powers per tube if sheet-beam electron guns can be developed. The estimated electronic efficiency of the fundamental harmonic designs is 23%, which leads to an output efficiency of 47% with the use of a depressed collector with a modest collection efficiency. The peak ohmic heating density is 500 kW/cm2 in all the designs. This leads to resonator mirror separations ranging from 127 cm for 120-GHz design, to 232 cm for the 560-GHz, second harmonic design. Finally, a simple output system composed of'elliptical and parabolic mirrors is described that converts the output radiation from the resonator into a parallel, quasi-Gaussian beam. Experimental programs are reviewed as well, including the recent experiment at the Naval Research Laboratory that produced frequencies ranging from 95–130 GHz and powers up to 150 kW. Operation in a single mode was observed at powers up to 125 kW despite the resonator being highly overmoded. Comparison is made with the theoretically-predicted region of single-mode operation. Recent progress in the experimental characterization of QOG resontors is summarized.  相似文献   
9.
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。  相似文献   
10.
设计和测试了内嵌准光系统的94 GH z回旋管,该系统主要用于研究毫米波辐射的非致命生物效应。为了减少大功率高频下的回旋管壁面加热问题,选择TE+6,2模式作为工作模式。对于高阶模式,存在更多相邻模式,因此模式竞争会影响实验的稳定性和有效的可操作性。渐变腔已被设计为抑制单个腔中的模式竞争。另外,具有低衍射准光模式变换器的功率转换效率为98.54%。实验结果表明,回旋管输出功率为50.9 kW,效率为34.3%。对于非致死的生物效应研究,整体设计方案达到了预期的效果。  相似文献   
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