带状电子注在周期磁场中传输的稳定性

在理论分析的基础上,对带状注在周期磁场中传输的单平面聚焦稳定性进行了数值计算和PIC程序模拟,验证了带状注在周期磁场中长距离传输的稳定性条件,详细分析了聚焦磁场周期长度对束流稳定性的影响,从而表明Wiggler聚焦磁场适于直流电压较高的束流,小周期长度的聚焦结构要求精确的机械制造。为接近真实的情形,设定漂移管和电子注的横向尺寸有限,而聚焦结构无限宽。本文的理论和仿真研究为设计中采用合适的周期聚焦结构,选用合适的设计参数提供了依据。

空间周期磁场中单电子量子点的能谱和磁化强度

研究了在空间周期磁场下,单电子量子点中电子的能谱和基态磁化强度,并对它们随周期磁场的各个参数(B、β、φ)的变化作了分析.在计算中使用GaAs量子点模型,同时把二维各向同性谐振子的本征态作为基矢.计算发现,β对量子点的影响最大,β较小时,能谱和基态磁化强度与均匀磁场中的结果相似,反之则差别很大.在随β变化的能谱图中,大B较之小B表现出更丰富的谱线信息.当β足够大时,周期磁场对量子点的影响几乎为零.在计算中β越大,则所需的基的最少个数越多,否则计算结果不准确.

一种新型周期磁场系统的设计

在大功率电子器件中,常常需要一种在纵向空间上呈周期性变化的静磁场,并要求磁场的横向分量足够大。现有的周期磁场系统主要有以下几种结构方式:(1)分别通以反向电流的双绕螺旋线圈,这种结构的电源系统复杂;(2)

周期磁场调制下的二维电子结构

基于有限差分方法,研究周期梯度磁场调制下二维电子气的电子性质.结果表明:由于周期梯度磁场的存在,体系展现出丰富的电子能带结构.其子带的宽度随|k y|增大而不断变窄,|k y|越大势阱越深;由于在k y>0和k y<0两个区域的有效势能不一样,其能带结构在两个区域不一致且在k y>0的区域中形成更多束缚态.通过改变磁条周期、磁条到2DEG的距离及磁化强度研究其对电子能带结构的影响.

粒子在虚数周期磁场中的能带及其结构

为了验证满足一定对称性且具有周期性的非厄密哈密顿量具有实数能带,以在虚数周期磁场中运动的二维粒子为模型,在其哈密顿量满足PT赝厄密对称的情形下,运用数值方法和WKB方法计算能带并分析能带结构。结果表明:模型在此情形下有实数能带,且能带结构与哈密顿量具有PT对称的情形相同。由此再进行分析,得到了在周期场中,PT对称和PT赝厄密对称之间存在相位对应关系。

周期磁场对二维电子气热学输运特性的影响

本文详细讨论了一维调制磁场中二维电子气的热传导系数及热电系数等热力学输运特性．磁场调制部分的存在使二维电子气的热力学输运系数中除了通常的ＳｄＨ振荡特性外还表现出与磁场调制周期相关的新的振荡特性．在低温条件下（Ｔ＝１，２Ｋ），各量均表现出Ｗｅｉｓｓ振荡和通常的ＳｄＨ振荡两种振荡特性．弱磁场（Ｂ０＜０．２Ｔ）时，ＳｄＨ振荡分辨不出来，只有Ｗｅｉｓｓ振荡；稍强磁场（Ｂ０＞０．２Ｔ）时，ＳｄＨ振荡开始出现．在稍高温度（Ｔ＝４，１０Ｋ）条件下，各物理量的ＳｄＨ振荡成份几乎完全消失，只剩下Ｗｅｉｓｓ振荡．

毫米波管的周期磁場聚焦

在毫米波管中,电子注聚焦要求采用很强的磁場。从体积小、重量輕的角度来看,周期磁場聚焦最佳。然而,如果使用以前的鉄氧体磁铁,則受到矫頑力的限制,要想形成毫米波管所需要的2000高斯以上的峰值磁場强度,这在理論上是不可能的。因此,本文研究了使用矫頑力高的鈷—鉑磁铁进行周期磁場聚焦。此外,为了使体积尽可能做得很小,还研究了在求出慢波电路的最小限度的外径尺寸的同时,把磁铁系統置于真空容器內的问題。作为寬頻带、大功率用的慢波电路,研究了圆筒形加載交叉指型慢波电路,并能做出50千兆赫頻率范围內外径小于3毫米的慢波电路。把磁铁系統置于真空容器內的方法是:以一定的間隔配置按同一方向磁化的磁鉄,这样就形成了周期磁場,并試驗了在加热排气操作結束后进行磁化的方法。用这种方法可以做出峰值磁場强度为2,000高斯以上的慢波电路,在內径为0.45毫米的漂移管中可以通过3,000伏、10毫安的电子注。以上的結果表明,在毫米波管中可以采用周期磁場聚焦技术。

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 。

周期凸起磁场聚焦带状电子注的3维粒子模拟

从麦克斯韦方程出发,分析了带状电子注在螺线管磁场中传输时Diocotron模形成的原因;对周期凸起磁场(PCM)聚焦下的电子受力进行分析,分析表明PCM磁场能够抑制Diocotron模。结合理论分析,利用3维粒子模拟程序,对Diocotron模的形成进行了研究,并利用了PCM磁场聚焦带状电子注,抑制Dioco-tron模。通过粒子模拟研究了磁场大小对PCM磁场抑制Diocotron模的影响,结果表明:磁场减少导致空间电荷力和磁力需要平衡,其侧面包络变厚。

周期聚焦磁场中束晕-混沌的实Morlet小波函数控制(英文)

基于束晕-混沌的非线性控制策略,对周期性聚焦磁场中初始分布满足K-V分布的粒子束进行模拟研究,提出了控制其束晕-混沌的实Morlet小波函数控制器,并给出具体的实施方案。数值模拟研究表明,在适当的参数条件下,运用这种方法不仅可以消除束晕及其再生现象,达到对束晕-混沌的有效控制,而且可以控制束流到均匀分布。

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。

周期聚焦磁场中束晕-混沌的简单函数控制

本文采用粒子-束核模型,基于束晕-混沌的非线性控制策略,对周期性聚焦磁场中满足K-V分布的离子束进行模拟研究,提出了控制其束晕-混沌的简单函数控制器,并给出具体的实施方案.数值模拟研究表明,运用这种方法可以消除束晕及其再生现象,达到对束晕-混沌的有效控制.

周期会切磁场聚焦强流相对论带状电子束的理论分析和粒子模拟

对低幅值、短周期、有偏置磁极的周期会切磁场中300 keV,3 kA带状电子束的传输进行了理论分析和粒子模拟。给出了将波导宽度考虑在内的轴向均匀带状电子束的空间电荷场和作用在有限厚度的带状电子束的短边和宽边上的聚焦力的表达式,并利用束匹配的方法得到了磁场的幅值和周期,以及电子束通道的宽度和高度等参数。最后根据理论计算的结果进行了3维粒子模拟验证,结果表明:束宽边上聚焦良好,而在短边上带状电子束的轴向有限长效应使得聚焦力与散焦力沿轴向不能完全匹配,在束包络上产生了Betatron振荡,但在300 mm的距离上传输效率仍能达到98%以上,说明有偏置磁极的周期会切磁场聚焦强流带状电子束在理论上是可行的。

利用空气芯电磁铁产生周期会切磁场

给出了一种利用薄金属带构造的、能够产生周期会切磁场的空气芯电磁铁的设计方案,研究了该类型电磁铁产生周期会切磁场的规律。结果表明,通过增加电磁铁的周期长度,减小电子束通道的高度,或在金属带自身的电阻性发热所能承受的范围内增大金属带上传输电流的线密度,都可以提高电磁铁的励磁强度。增加电磁铁的周期长度,还可以提高周期磁场轴向分布的均匀性。

周期聚焦磁场对强流离子束的束晕控制效果研究

采用粒子-束核模型,通过编制多粒子(PIC)程序,模拟研究对数函数控制器对初始分布为K-V分布的强流离子束在正弦波和三角波两种周期聚焦磁场作用下控制束晕-混沌的效果。结果表明,在这两种周期聚焦磁场中对数函数控制器均能对束晕进行有效控制,但是在三角波磁场中的控制效果好于正弦波磁场。

周期性磁场下的GaAs/Al_(x)Ga_(1-x)As单量子阱中电子的能带结构

为了研究外磁场对量子阱中电子的能带结构的影响 ,采取了一种简单的可解析求解的模型 ,研究了周期性磁场下的 Ga As/ Alx Ga1 -x As单量子阱中电子的能带结构 ,发现在周期性磁场的作用下 ,在 z方向上的能量是分立的量子化能级 ,而原来在 x- y平面内连续的能级分裂成分立的一系列许可带 ,但是在 x方向上能量仍然是连续的 。

GaAs/Al_xGa{(1-x)As超晶格在周期性磁场中电子的能带结构

在有效质量理论近似下,采用磁Kronig-Penny势场,精确求解了GaAs/AlxGa1-xAs超晶格中的电子在周期性磁场中形成的能带结构.考虑不同方向上的周期性磁调制以及电调制的作用下三维电子的运动行为,发现电子不仅在z方向形成能带,而且在y方向也可以形成一些可允许的能带.同时详细讨论了电子能带结构的特点及其形成机制.

空间周期性螺旋磁场中的相对论性电子与电磁波的能量交换

本文利用功能原理和能量守恒原理非常清晰地说明了周期性磁场中的相对论性电子与电磁波交换能量的机制，并得到了光放大及电子获得加速的条件。

强流束晕-混沌的外部磁场自适应控制

研究了强流质子束在周期聚焦磁场通道中束晕 混沌的外部磁场自适应控制方法,给出了磁场控制方程。将该方法应用在多粒子模型中,实现了对4种不同初始分布质子束的束晕 混沌的有效控制,得到了消除束晕及其再生现象的理想结果。在强流加速器系统中,由于外部磁场是可测和可调的物理量,因此该控制方法有利于实验研究,可为强流质子加速器中周期聚焦磁场的设计和实验提供参考。

横向磁场激励下铁磁梁式板的混沌运动分析

在磁体力分布的磁弹性理论模型和磁场准静态假定模式基础上，对于处在周期时变磁场 中的不可移简支铁磁梁式板非线性磁弹性动力特性进行定性与定量分析．首先利用磁场的摄 动技术和结构变形的模态法，导出了关于模态坐标的非线性动力方程；然后利用Ｍｅｌｎｉｋｏｖ方 法，从理论上给出这一磁弹性动力系统可能出现混沌运动的必要条件及参数范围；最后采用变 步长Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ数值积分方法对其磁弹性相互作用的混沌现象进行了定量搜索与模拟，并 利用其轨迹的Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面图与Ｌｉａｐｕｎｏｖ指数加以判断．结果表明磁弹性简支梁式板在横 向周期时变磁场中存在混沌吸引子，且在机械阻尼很小时其混沌吸引子表现出稠的特性．