复合周期永磁聚焦系统轴向磁场计算方法

针对高功率和高频率真空电子器件对大电流低脉动电子注聚焦的要求,文中基于一种高峰值且高次谐波可调的复合周期永磁聚焦系统,建立了理论计算模型并对其进行了分析和验证。该结构引入新极靴构成复合周期调节磁场高次谐波,以提高大电流电子注的稳定性。为优化磁场高次谐波,进一步拓展磁场参量稳定区,考虑极靴处磁场强度的影响,在理想化模型的基础上建立修正型理论模型,通过分析聚焦结构各参数分别对不同谐波的影响,并与CST软件计算结果对比,将理论模型磁场峰值处计算误差由8.08%降低到3.91%,平均误差由1.30%降低到1.04%,为复合周期永磁聚焦系统快速设计提供了一种方法。

环形电子束在周期永磁场中传输的理论研究

通过对环形电子束中电子的受力分析,得出了在周期永磁场(PPM)中电子束传输的条件和电子束的形状。研究认为可以使用PPM对环形电子束进行传输。

基于伪周期的Halbach永磁阵列三维磁场端部效应建模研究

对于无铁芯动铁式长行程平面电机,其动子Halbach永磁阵列端部磁场的畸变将产生端部效应,由其引起的推力波动将影响平面电机定位与运动精度。建立准确的包含端部磁场的Halbach永磁阵列三维磁场数学解析模型,是电机推力建模、避免推力波动、提高端部磁场利用率及降低单个线圈能耗的基础。以无铁芯动铁式永磁同步平面电机动子Halbach永磁阵列为研究对象,分析了Halbach永磁阵列中磁场类正弦区与端部畸变区的磁场特性,通过将Halbach永磁阵列外边缘磁场衰减至零的特征边界间距定义为机械伪周期,并采用新的傅立叶级数及空间积分技术,推导出了完整的Halbach永磁阵列全空间磁场三维数学解析表达式。通过与有限元计算及现有磁场解析计算方法的对比,结果验证了提出的磁场建模方法的准确有效性。

周期永磁磁场导引环形强流电子束研究(英文)

利用磁场有限元法 ,计算了周期性布置的永磁铁内的磁场 ;利用流体模型分析了作用在束电子上的力并导出了改进Matheiu函数形式的径向力方程 ;利用 2 .5维PIC程序研究了束传输的物理过程。计算发现强流相对论电子束的稳定传输与束等离子体密度、束平衡位置、磁场的强度、磁场周期长度等有关。研究认为利用周期性永磁场导引数kA的环形电子束 。

带开口磁环的周期永磁聚焦系统的轴向磁场

基于磁环的元电流模型,分析了永磁磁环的轴向磁场分布规律。理论计算和测试结果表明:轴向磁化磁环中心轴上的磁感应强度不存在径向分量,只有轴向分量;但磁环开口后,轴向磁场降低,而径向磁场增加,其中心轴上的合成磁感应强度体现出非轴对称性,不利于其在周期永磁(PPM)聚焦系统中的应用。根据磁场的轴向分量和径向分量的分布特点,设计和优化了带开口磁环的PPM系统,实现了轴向磁场的周期化。

多注周期永磁聚焦系统横向磁场的研究

从理论上对多注行波管周期永磁聚焦系统横向磁场的性质以及对电子注聚焦的影响进行了讨论,并借助仿真手段分析了一五注耦合腔周期永磁聚焦系统各电子注通道轴内的横向磁场分布规律,讨论耦合槽结构对横向磁场分布的影响,并对横向磁场造成的电子注偏移进行了粒子模拟。

多注行波管PPM聚焦磁场设计方法研究

对多注行波管周期永磁(PPM)聚焦结构中横向磁场的分布规律进行了研究,模拟分析了多注PPM聚焦系统中横向场的旋转对称特性,并对该系统中的电子流通率进行了分析。结果表明,单注PPM结构设计中普遍采用的横向磁场设计原则不适用于多注PPM聚焦结构,因为后者磁场的非旋转对称现象将随着电子通道内径向位置的增大而增强。本文针对多注PPM聚焦系统中横向磁场分布特点,提出了一种多注PPM聚焦磁场设计的一般性方法,首次将对磁场旋转对称性的判断纳入多注PPM磁场设计中。测试结果证明该方法对多注PPM聚焦磁场的设计提供了较好的指导作用。

X波段耦合腔行波管周期永磁聚焦系统

通过对不同耦合腔结构中电子注传输特性的研究,设计了长周期永磁聚焦系统,解决了影响电子注传输的横向磁场,开口磁环和磁场过渡区等问题,运用3维程序对X波段耦合腔行波管电子光学系统进行模拟计算,电子注通过率达到100%,波动9%,与耦合腔行波管实验要求一致。

多注行波管PPM聚焦系统横向磁场研究

文章以7注耦合腔行波管为例,分析了多注PPM(周期永磁)聚焦系统中横向磁场的产生位置和各处横向磁场的产生原因;总结了耦合槽、铁制加载头高度和通道孔所在半径对各处横向磁场的影响;针对各处横向磁场的产生原因,给出了可以从根本上改善横向磁场的方法,利用此方法设计的多注PPM聚焦系统的横向磁场与轴向磁场之比可达0.6%,电子通过率可达98%。

多注PPM聚焦系统中横向磁场的研究

对多注周期永磁(PPM)结构中横向磁场的分布规律进行了研究,模拟分析了耦合槽的存在对不同电子注通道内横向磁场的影响,讨论了多注PPM结构中横向磁场的抑制方法,并对极靴饱和对各电子注通道的影响进行了分析。结果表明,多注PPM结构中通道孔内横向磁场随孔与耦合槽距离的减小而增大,而极靴饱和对通道孔的影响程度与孔和耦合槽的距离成正比。同单注PPM结构相比,增大多注PPM结构中铁制加载头半径对横向场抑制最为明显。

Hybrid结构的周期永磁聚束系统的研究

设计了Hybrid结构的周期永磁聚束系统,该结构不仅轴向磁感应强度很高,而且体系外的漏磁很弱。内径为15mm,外径为40 mm,周期为40 mm,径向磁环和轴向磁环厚度之比为1∶1的Hybrid-PPM结构,轴线上磁感应强度的峰值达到0.5 T,体系外漏磁小于0.06 T。对影响Hybrid结构的PPM磁场峰值分布的因素进行了分析,磁场分布的峰值随内径增大迅速下降;外径增大对峰值的影响不显著,当外径增加至与体系的周期相当时,峰值几乎不变;体系的峰值随周期长度的增加迅速增大;体系的峰值与周期内径向磁环与轴向磁环厚度的比值有关,周期一定时,存在一个最佳的比值点,磁场的峰值达到最大。

一种新型周期永磁聚束系统的设计

本文以传统的轴向相斥排列的周期永磁结构为基础,为了减小各个峰值的波动和降低端峰的磁场梯度,通过延长两端磁环的厚度,对各磁环选用不同性能的磁性材料的方法,经过不断模拟计算和修正,最终得到了峰值波动小,端峰磁场梯度小的周期永磁结构,其ΔBp=5.78%,端峰磁场梯度为0.0849 T/mm。

速调管周期反转永磁聚焦系统的三维模拟研究

在速调管的设计和应用中,选择一套良好的聚焦系统对整管的性能有着重要意义。本文对大功率速调管中的周期反转永磁聚焦系统中各部件的尺寸进行了优化设置,得到了相对较平稳、反转区小的磁场分布。同时对软件的计算应用作了介绍。

多注行波管周期永磁聚焦系统

利用自行开发的3维行波管仿真软件研究了五注耦合腔行波管周期永磁聚焦系统,分析了各个电子注通道内的静磁场分布和电子注聚焦性能。讨论了在有无初始横向速度的情况下各电子注的聚焦情况。并对外层电子注通道内的横向磁场的性质和其造成的对电子注聚焦的影响进行了分析,结果表明:该多注周期永磁聚焦系统具有良好的静磁场分布特性与电子注聚焦性能,在结构设计合理时,横向磁场对外层通道内电子注的聚焦影响很小,可以忽略。

空间行波管对周期永磁聚焦系统的要求

基于周期永磁聚焦系统结构和磁聚焦原理,提出了空间行波管对周期永磁聚焦系统的要求:(1)低横向场;(2)磁场随温度变化小;(3)低衰退率;(4)体积小,重量轻。稀土钴永磁材料能较好地满足这些要求,因而成为行波管周期永磁聚焦系统的首选。

行波管中聚焦磁场对互作用影响的研究

本文应用MAGIC模拟软件,研究了周期永磁聚焦螺旋线行波管中聚焦磁场的分布对电子轨迹的影响。分别模拟了电子的静态轨迹和互作用轨迹,通过对电子轨迹的分析,设计了一种渐变的磁场分布。应用MAGIC模拟软件对这种渐变磁场进行模拟仿真,结果显示这种渐变磁场可以有效抑制电子散焦,并通过仿真结果分析了如何设置这种新型磁场。

指北陀螺仪与永磁陀螺电机

本文首先简述了陀螺经纬仪中指北陀螺仪的基本原理,接着提出了指北陀螺的核心部件——陀螺电机的几种主要性能对指北陀螺定向精度的影响。通过永磁陀螺电机与目前常用的感应及磁滞陀螺电机主要性能的比较,说明永磁陀螺电机是指北陀螺仪最适用的陀螺电机。它不但可以提高指北陀螺仪的定向精度,而且可以大大简化并减小仪器用电源的尺寸和重量。最后从进一步提高指北陀螺性能的基本观点出发,就主要参数的选定、电磁设计、控制方式和计算机辅助优化设计等方面,重点讨论指北陀螺仪使用永磁陀螺电机的若干特殊问题。

开口磁环的周期聚焦系统仿真分析与实验

当前行波管周期永磁聚焦系统的波端口位置处的磁环通常采用单向开口磁环。在波端口位置引入波导阻抗调谐支节的基础上,提出了两种不同的双向开口磁环结构。利用三维电磁仿真软件Opera-3D,分析了双开口磁环的中心轴线附近的磁场,并据此进一步介绍了带双开口磁环周期永磁聚焦系统的设计方法。为了验证带双开口磁环的周期永磁聚焦系统应用的可行性,设计和测试了一套E波段折叠波导行波管电子光学系统。在行波管试验中,电子枪发射电流83 mA,带双开口磁环的周期永磁聚焦系统聚焦的电子束流通率达到99%。

偏置磁极周期会切永磁场的理论分析

采用不同的近似方法对用于聚焦带状电子束传输的偏置磁极周期会切永磁场进行了理论分析,得到了两种不同形式的解析表达式,分别适用于数值计算和理论分析.首先,为了对偏置磁极周期会切永磁铁进行快速而又精确地数值仿真,利用表面电流带模型对其进行等效,得到了其激励的偏置磁极周期会切永磁场的解析表达式,并借助算例说明了表面电流带模型应用于等效偏置磁极周期会切永磁铁开展优化设计的高效性.然后,为了便于在将来开展对带状电子束传输的理论分析,按传统方法将偏置磁极周期会切永磁场分为两部分,一部分是磁极的无偏置部分激励的周期会切磁场,基于已知的场分布对其采用待定系数法进行了求解,另一部分是磁极的偏置部分激励的非周期的边聚焦磁场,对其采用双层磁荷面模型等效磁极偏置部分的方法进行求解,分别得到了简明而又相对精确的解析表达式,这两部分表达式的叠加即为偏置磁极周期会切永磁场的解析表达式.这些结果可用于偏置磁极周期会切永磁聚焦带状电子束传输问题的研究.

行波管中静态轨迹的研究

研究了行波管中均匀聚焦磁场和周期永磁聚焦磁场对轨迹波动的影响。推导了这两种磁场下轨迹波动周期和幅值,讨论了磁场强度对轨迹的影响。解释了聚焦磁场存在小的波动的原因,并且通过计算得出小波动的周期为磁场周期的1/2,揭示了在周期永磁聚焦磁场下,电子轨迹近似等效于周期为周期永磁聚焦磁场1/2的小波动和均匀磁场形成的波动轨迹的叠加。利用电子科技大学编写的微波管模拟套装中的3维注-波互作用模块进行了静态轨迹计算,验证了理论推导。