D波段行波管电子光学系统设计

提出一种用于D波段行波管的电子光学系统设计方案，包括电子枪和永磁聚焦系统，并进行了验证。电子枪采用经典皮尔斯电子枪结构，阴极发射面的外层设置阴极套壳，抑制阴极边缘杂散发射；采用圆柱形控制极替代锥形控制极，同时在聚焦极加负偏压，调节电子注的压缩状态。所设计电子枪工作电压为19 kV，提供电子注电流57 mA，注腰半径为0.068 mm，射程为14.9 mm。为在半径0.15 mm的电子通道中稳定地聚焦和传输电子注，永磁聚焦系统采用周期永磁聚焦系统。峰值磁场为布里渊磁场的2.9倍，增加了电子注刚性。模拟结果显示，传输的电子注最大波动半径小于0.1 mm。按所设计的电子光学系统加工组装了试验流通短管，测试结果显示电子注电流为49.83 mA，收集极电流为49.6 mA，对应电子注流通率达到99.5%，实现了设计目标。