电磁计算与电磁工业软件

概要介绍了电磁计算与电磁工业软件的研究进展。1)介绍了电磁计算方法的研究进展,对解析方法、高频近似方法、全波计算方法、快速计算方法,以及近年发展起来的混合方法进行了阐述;2)概述了基于时域有限差分方法(FDTD)、有限元法(FEM)、矩量法(MoM)等全波计算方法的3款国际主流商业电磁计算软件的特点和发展历程;3)介绍了我国具有自主知识产权的“摇光”高频电磁工业软件的算法体系、软件功能以及实际应用情况;4)对电磁计算与电磁工业软件的未来发展进行了总结和展望。

真空微电子微三极管特性的计算机模拟

用计算机模拟方法研究了真空微电子场致发射微三极管的特性，建立了数理模型。用差分方法求解泊松方程，以福勒──诺德海姆理论处理场致发射特性。细致处理了阴极表面电场，考虑了空间电荷效应的影响，并对模拟结果进行了分析讨论。

电子回旋共振放电的理论计算机模拟进展

电子回旋共振(ECR)等离子体因具有低气压、高密度、高电离度等优点而被广泛地应用于微电子工业中。ECR放电及其生成等离子体的理论、计算机模拟的研究主要集中于3种模型:粒子模型、流体模型、混合模型。该文对上述3种模型进行了综述、总结和对比,并对今后的研究前景进行了展望．特别指出模拟ECR放电电离过程的研究意义以及粒子模型中的粒子模拟与蒙特卡罗相结合(PIC/MCC)方法在模拟ECR放电及ECR等离子体方面的技术优势．

行波管电子光学系统CAD技术进展

介绍了行波管电子光学系统CAD技术的基本原理和主要方法,并对国内外的发展进行了综述,同时分析了当前该领域的发展方向,为我国自主开发行波管电子光学系统软件提供一些建议供同行们参考。

虚阴极高功率微波发生器的粒子模拟

本文简述了PIC模拟(Particle—in-cell Simulation,简称粒子模拟——Particle Simu—lation)的基本方法,全面评述了用粒子模拟方法研究虚阴极高功率微波发生器的历史、现状、基本方法、优点和模拟结果。

微波管CAD技术进展

综述微波管CAD技术 (包括微波管CAD中数值计算方法、广泛应用的大型电磁分析软件、微波管建模与模拟、微波管CAD集成环境等 )的国际国内研究情况。并展望了我国微波管CAD技术的发展前景。

无引导磁场同轴谐振腔横向虚阴极振荡器

本文提出了无引导磁场同轴谐振腔横向虚阴极振荡器的新物理模型，用ＰＩＣ模拟方法研究了它的特点，定义了产生稳定振荡的起振电流新概念，得到了振荡频率与注入电流密度的关系，对比分析了电子注从内导体注入与从外导体注入的情况，首次研究了虚阴极振荡器电子注能量离散的影响．结果表明，这种新物理模型具有重要的应用前景．

螺旋线行波管三维CAD技术进展

介绍了螺旋线行波管三维CAD技术的国际国内研究现状;对目前主流的部分螺旋线行波管三维CAD软件(MICHELLE、COCA、CTLSS、CHRISTINE等)进行了简单介绍。展望了螺旋线行波管CAD技术的发展前景,对我国如何自主开发螺旋线行波管三维CAD软件提出了一些建议。

MWPCVD合成金刚石

综述了微波等离子体化学气相沉积(MWPCVD:Microwave Plasma Chenical Vapor Deposi-tion)新技术在人工合成金刚石方面的最新工作;阐述了人工合成金刚石的历史、金刚石的分类和类金刚石;着重介绍了微波等离子体系统的一种实验装置、原理及沉积金刚石的机理。

高功率振荡器锁相的粒子模拟

用粒子(PIC,Particle-in-Cell)模拟方法研究了当前颇感兴趣的高功率振荡器的锁相问题。给出了模拟计算结果。讨论了锁相(Phase Locking)、Priming和InjectionSeeding等概念的区别。

《相对论电子学》教学难点CAI

针对《相对论电子学》教学中所涉及到的主要难点问题，如：自由电子激光的物理机制；谱波自由电子激光的物理机制；虚阴极振荡器的物理机制；任意倾角斜旋转轴准光腔回旋管（ＡＱＣＯＲＡＡ）的物理机；电子回旋脉塞的饱和机理－相位捕获等；以非线性理论为基础，模拟电子与波互作用从线性调制到非线性饱和的演化过程，以图形方式实时动态显示了电子的群聚和换能，形成了教学软件ＲＥ—ＣＡＩ。

MFEL及在生物医学、材料科学中的应用

综述了医用自由电子激光(MFEL)在生物医学,材料科学中的应用及潜在应用,展示了利用自由电子激光治疗癌症、心血管疾病以及探索新材料等研究的美好前景.最后,还讨论了这些应用对 MFEL 提出的特殊要求.列出了可能适用于这些用途的新型 FEL 方案.

电子回旋共振放电中电子能量分布特性的研究

建立了电子回旋共振(ECR)放电的粒子模型,编制了准三维电磁模粒子模拟与蒙特卡罗模拟程序。通过对氩气ECR放电电离过程的理论分析与数值模拟,得到了放电稳态形成时不同放电区域的电子能量分布。研究了不同中性气压以及外加磁场位形对这些区域中电子能量分布特性的影响。随着中性气压的升高,远离ECR区域中的低能电子减少,高能电子增加,而ECR区域中电子能量分布变化特征与之相反;相对于收敛磁场位形,磁镜磁场位形更有利于约束放电下游区的电子能量以及电子能量分布的宽度。

改型Wiggler自由电子激光谐波产生的非线性理论

建立了改型Ｗｉｇｇｌｅｒ自由电子激光的非线性理论。导出了自洽非线性方程组。用计算机模拟了在改型Ｗｉｇｇｌｅｒ磁场中，电子与光场互作用从线性调制到非线性饱和的演化过程，得到了电子的相空间群聚图、高次谐波的增益、抽取效率和电子束的分布函数。同时还研究了电子束的能散度对高次谐波的增益和效率的影响等。模拟结果证实，改型ｗｉｇｇｌｅｒ自由电子激光是实现短波长相干光辐射的重要途径之一。

电子回旋共振放电物理过程的数值模拟进展

本文对电子回旋共振(ECR)放电及ECR等离子体特性模拟中的三种模型:粒子模型、流体模型、混合模型进行了综述、总结和对比,并应用PIC/MCC方法中的电磁模型,对ECR放电电离过程进行了准三维模拟,得出了部分ECR放电的电离特性。

螺旋慢波电路高频特性的三维计算模拟

使用MAFIA软件对螺旋慢波线高频特性进行计算模拟,避免解析理论中的假设处理,提高了计算精度,与实验测试值相比色散特性的平均模拟误差为1%左右,耦合阻抗的平均误差为0.2%左右;并对不同建模方法下的不同模拟方法在计算时间和精度上作了比较,证明了准周期边界条件的模拟方法是一种在实际工程应用上同时满足精度与效率要求的模拟方法。

周期永磁聚焦电子注性能计算机模拟

使用全三维电磁场粒子模拟程序MAFIA建立了行波管周期永磁聚焦系统模型,计算了磁系统中的磁场分布和静态电子注传输特性。分析了周期永磁系统聚焦电子注传输特性,并重点讨论了磁场强度、磁场端部效应和横向速度分布对电子注聚焦性能的影响。为周期永磁聚焦系统的工程设计和优化提供了有价值的模拟结果。

行波管收集极的热分析

随着行波管的大功率小型化,收集极的温度分布和采用的散热手段对行波管的正常工作有很大影响。利用ANSYS软件对行波管收集极的散热问题进行详细的模拟计算,分析比较了不同热流加载方式对收集极温度分布的影响。采用均匀热流加载定性地比较计算了自然冷却、风冷、单层水套和双层水套等不同散热条件下收集极的热耗散功率,计算结果与经验值一致,说明了所用模型和方法的正确性。模拟分析为行波管收集极的散热方案优化设计提供有效的参考依据和手段。

微波管电子枪三维粒子模拟研究

分析了以往电子光学模型进行电子枪模拟工作过程及存在的缺陷,指出粒子模拟方法能够全面考虑空间电荷限制和温度限制、阴极热初速、电子注非层流性等因素,研究电子注的瞬态和噪声特性,是一种更准确的电子枪模拟方法。以某电子枪为例,运用MafiaPIC模块进行了模拟计算,与实验结果对比表明Mafia粒子模拟具有相当精度,可用于指导微波管电子枪工程设计。

用5种不同的电子光学软件对微波管电子枪进行模拟计算

对TWTCAD微机版、工作站版本、EGUN,CAMEO以及Orprogr电子光学软件背景和特点作 了一个简单介绍,并利用其模拟计算了11支不同结构的电子枪。将计算得到的导流系数、射程和注腰半径与 实验数据列表对比,结果表明:不同电子光学软件计算不同类型电子枪其计算精度也不一样。在导流系数方 面,EGUN和Orprogr的计算精度较高,绝对平均误差分别为7.18%和7.4%;在射程方面,TWTCAD的计算 精度最高,绝对平均误差为5.69%;在注腰半径方面,Orprogr与实验值偏差较大,绝对平均误差为47.43%,而 工作站版本的计算精度最高,绝对误差仅为2.29%。