基于螺线盘聚焦径向电子束的理论分析与仿真研究

对径向电子束在浸没式聚焦条件下的传输特性进行了理论分析,得到了束流传输过程中轴向扩张幅值与外加引导磁场强度之间的解析表达式。阐述了螺线盘在空间中任意一点产生磁场的理论,给出了通以相反方向电流的螺线盘之间磁场的分布规律。设计了一种基于螺线盘聚焦径向电子束的引导磁场系统,并对电子束的传输特性进行了仿真研究,结果表明径向电子束能够在设计的引导磁场系统下实现束流的稳定传输。

基于螺线盘与永磁体聚焦径向电子束的研究

本文首先对径向电子束在浸没式聚焦条件下的传输特性进行了理论分析,得到了束流传输过程中轴向扩张幅值与外加引导磁场强度关系之间的解析表达式,接下来分别阐述了螺线盘和轴向磁化的永磁环在空间中产生磁场的分布规律,最后设计了一种基于螺线盘和永磁体混合聚焦径向电子束的引导磁场系统,仿真研究了径向电子束在该引导磁场系统产生的磁场下稳定传输时的束轨迹。

阴极杆电流对非浸没式径向电子束传输的影响

文中首先阐述了半无限长阴极杆电流对径向电子束传输的影响,通过理论分析得到了径向同轴二极管内的磁场分布及单个电子偏移幅值的解析表达式;接下来分析了有限长阴极杆电流产生的角向磁场空间分布规律,并与半无限长阴极杆电流产生的磁场强度进行了对比;最后对有限长阴极杆电流下非浸没式径向电子束的传输过程进行了研究,建立了双端馈入电流模型并对其进行了误差分析,仿真得到了阴极杆电流长度对非浸没式径向电子束传输的影响规律。

基于永磁体和螺线圈的径向电子束聚焦系统设计

对一种强流径向电子束浸没式磁聚焦系统进行了研究和设计。首先介绍了浸没式聚焦径向电子束原理和聚焦系统结构,接着仿真研究了在不同磁场分布下浸没式聚焦400 k V/30 k A径向电子束稳定传输的束轨迹,并根据电子束波动情况优化了径向磁场分布,然后设计了基于永磁体和螺线圈混合结构的径向电子束聚焦系统,最后分析了螺线圈绕制方式对聚焦系统的供电系统的影响。结果表明,径向电子束在设计的聚焦系统磁场下能以小波动稳定传输,并且与单线绕制螺线圈相比,双线绕制螺线圈回路脉冲电流前沿更短,脉冲电流宽度更窄,所需电容更小,更有利于径向电子束聚焦系统的小型化。

94 GHz径向螺旋波导行波管研究

提出了一种具有工作电压小、结构紧凑、散热性好等特点的新型慢波结构——径向螺旋波导结构,利用电磁仿真软件分析了其色散及传输特性,结果表明该种结构行波管工作电压可低至数百伏.由于圆柱电子枪发射面远大于常规行波管,因而在小电流密度下仍可保证大电流:电流密度为100 mA/cm2时电流可达30 A.该结构在W波段具有较大的尺寸,易于加工,并且在更高波段同样具有很好的传输特性,具有较大的研究价值.

新型高功率径向强流速调管振荡器

提出了一种新结构的高功率径向强流速调管振荡器,该器件利用折叠式同轴谐振腔的微波场与接近空间电荷限制电流的径向电子束强烈相互作用产生高功率微波。首先对这种器件的实现机理进行了初步的分析,提出了有间隙电压情况时的径向同轴间隙的空间电荷限制电流1维近似估计模型。分析表明:对于电子束直流接近但小于直流空间限制电流的径向速调管,当有调制间隙电压时,空间限制电流要小于无调制间隙电压情况下的直流空间限制电流,径向强流电子束电流接近和超过空间电荷限制电流时会出现强烈的调制。然后用PIC程序对其特性进行了粒子模拟,在二极管输入电压500 kV、电子束电流为30 kA条件下,最终得到了峰值功率6 GW、频率1.3 GHz的微波输出。