S波段1＋腔热阴极微波电子枪研究

叙述了１＋腔热阴极微波电子枪设计、制造与调试的情况。该枪已于１９９２年１２月调试出束，经过一年多的调试运行，测量了电子束的发射度和能谱，得到了满意的结果。当输入功率约１．１ＭＷ时，输出电子束最大能量１ＭｅＶ，平均电子能量０．６ＭｅＶ，宏脉冲电流１Ａ，宏脉冲宽度约２μａ，重复频率５０Ｈｚ，微波工作频率２９９７．７５ＭＨｚ，束流归一化发射度ε_ｎ≈５πｍｍ·ｍｒａｄ。

低反轰多腔热阴极微波电子枪物理设计

为了开展基于自由电子激光的紧凑型太赫兹源技术研究,获得高品质(强流、低能散、低发射度)电子束,提出了一个低反轰双路微波馈入多腔热阴极微波电子枪的设计方案。用两路独立微波馈入激励微波电子枪,一路由首腔馈入激励首腔和实现阴极表面建场引出电子,另一路由后续腔馈入并通过腔间耦合激励各腔。两路微波互不耦合,通过移相器实现首腔和第2腔之间的相移连续可调。理论模拟结果表明:在一个射频周期内,热阴极微波电子枪的电子反轰功率约8 kW,平均反轰功率仅为1.2 W(重复频率25 Hz和脉宽6μs)。

低反轰热阴极微波电子枪初步实验

简述了紧凑型自由电子激光太赫兹源研制的系统设计方案,介绍了具有两路微波馈入的热阴极微波电子枪的研制与测试情况,利用束流传感器测试了束流强度,并利用CCD相机测试了束斑大小,给出了微波电子枪通过初步热测实验得到的结果。测得微波电子枪出口处束流强度超过500mA,束斑约3mm,采用双屏法测量束流发射度,得到归一化发射度约为13.5π.mm.mrad,测试指标与理论设计值吻合较好。

有机磁性材料的磁损耗与微波电子器件的开发

与铁氧体比较 ,所合成的有机磁性材料在很宽的温度范围 (- 2 71.5～ 12 0℃ )内磁性能十分稳定 ,在高频、微波下低磁损 ,重量轻 ,易热压成型 ,其导磁率 (μ′)和磁损耗 (μ″)基本不随使用频率和温度而变化 ,因此 ,适于制作许多高频、微波电子器件。

二次发射微波电子枪的倍增特性

利用3DRun程序通过数值模拟计算,对二次发射微波电子枪的束流倍增特性作了研究。用1维模型计算了束流倍增与腔两极间距离以及腔中场强的关系,并详细给出了腔两极间距离为10mm,场强为5 4MV/m时出射电子纵向聚束及能量聚焦过程;利用3DRun程序研究了在高频场及粒子束本身空间电荷场的共同作用下,束流在3维运动过程中的倍增特性,计算了出射束流的发射度。通过计算表明:二次发射微波电子枪可以提供低发射度、高流强的电子束。

紧凑型自聚束微波电子枪设计研究(英文)

提出一种新的紧凑型强流电子枪结构。紧凑型自聚束微波电子枪是一个多驻波腔结构,最大特点是腔与腔之间相互没有耦合,每腔可分别独立馈入功率和调节相位。通过选择合适的馈入功率和高频相位搭配,能够得到较优的束流品质。在此基础上采用外注入电子束的结构,能进一步增大流强和降低能散度,同时消除电子反轰对阴极工作的不利影响。利用Su-perfish和Parmela程序对腔体结构和束流动力学反复进行计算,确定了一组结构和工作参数。模拟结果表明出束微脉冲峰值流强可以到18 A,能散度小于2‰,横向发射度小于6πmm.mrad。最后给出腔体冷侧结果,与模拟计算结果吻合得较好。

强流低发射度光阴极微波电子枪的优化设计

为了实现高增益 FEL,对其关键部件光阴极微波电子枪进行了优化设计 ,还就发射度补偿技术进行了较详细的考虑 ,并用 PARMELA程序进行了粒子动力学的模拟 ,初步给出了为降低初始电子束团横向发射度的优化参数。

关于热阴极微波电子枪中电子反轰问题的研究

提出在热阴极微波电子枪的设计中可以通过缩短腔长减小电子反轰功率，并通过模拟计算详细研究了腔长对电子反奎及枪出口束流品质的影响．

用于DC-SC光阴极微波电子枪中的Cs_2Te光阴极研制

文章介绍DC SC光阴极微波电子枪中的关键部件———Cs2 Te光阴极的研制。采用两种方法制得了高量子效率要求的Cs2 Te光阴极 ,并实验比较了两种制备方法的效果。针对制备中的超高真空、精确控制Cs原子流量和阴极温度等关键问题 ,设计了用于DC SC光阴极微波电子枪中的光阴极制备室。

光阴极微波电子枪优化设计的考虑

对光阴极微波电子枪进行了优化设计 ,给出了光阳极微波腔的形状、电参数和电场分布 .电子束团初始参数对束流横向发射度的影响 ,用 Parmela程序对其进行了优化 ,得到了一组最优参数 .考虑了补偿线圈对束流发射度的影响 ,对线圈的位置和电流的大小做了优化 .经过优化后得到腔出口处的横向发射度为 1 .39πmm.mrad,达到了设计时的要求 .

独立调谐热阴极微波电子枪电子反轰效应

为开展自由电子激光太赫兹技术研究,研制出利用两路微波馈入的独立调谐热阴极微波电子枪,建立了热测实验装置,并进行了束流测试和电子反轰效应的热测实验研究。实验结果表明,该微波电子枪出口处束流强度可超过500mA,电子反轰效应随着首腔电场的相位和幅度调节发生显著变化。

多腔微波电子枪聚束腔作用分析

分析了聚束腔中电场分布及电子的运动过程 ,使用 RUNGE-KUTTA法求出不同腔长时电子的俘获相位及不同初始相位电子的运动轨迹 ,讨论了加聚束段对减小电子反轰的作用。研制的 4+1 /2腔 RF-gun使用首腔和第二加速腔作为聚束段 ,取得了高占空因子 。

冷阴极微波电子枪初步研究

基于场发射的冷阴极微波电子枪兼具光阴极微波电子枪和热阴极微波电子枪的优点,可望提供低发射度、低能散以及较高流强的电子束,应用于自由电子激光等领域。介绍了这种电子枪的特点,以及在中国工程物理研究院应用电子学研究所的研究进展。场发射通常要求非常高的电场强度,通过对金刚石薄膜进行掺杂,可以降低其有效功函数,从而在相对低的场强下获得足够高的发射电流。结合场发射的特点,从腔型、反轰、加速效率以及束流孔径等方面对冷阴极微波电子枪进行了设计,并给出了初步的设计结果。利用粒子模拟程序对该电子枪的场发射情况进行了模拟,结果表明有望获得发射度很低的电子束团。

单晶LaB_6阴极在微波电子枪中的应用

随着自由电子激光器的发展,高亮度微波电子枪越来越受到重视,为满足北京自由电子激光器注入器的要求,高能所进行了国内首台热阴极微波电子枪的实验研究,采用单晶LaB_6做阴极材料。本文描述了在研制过程中所解决的阴极表面处理、夹持、加热等一系列工艺问题,首次采用电子束焊的方法将LaB_6与基金属牢固结合,最后给出实验结果:阴极发射密度可达84A/cm^2,阴极寿命200h,加热灯丝寿命大于500h。

热阴极微波电子枪的改进设计

北京自由电子激光目前所用热阴极微波电子枪输出的电子束,在经过加速管加速后,位于微波脉冲前沿的电子束团存在能量偏高的现象,使得这部分电子无法对FEL增益做贡献。根据实验数据,分析了造成该现象的原因,提出一种可行的改进措施,即通过降低微波谐振腔的品质因数缩短建场时间,来消除该现象,以便提高整个装置的输出性能。

光阴极微波电子枪中发射度补偿及模拟计算

介绍了上海深紫外自由电子激光用光阴极微波电子枪采用发射度补偿技术的结果 .详细分析了线性空间电荷力的特点及对束流发射度的影响 ,从束流动力学和相空间两方面讨论了发射度补偿原理 .给出了补偿线圈的设计结构及其轴向场分布 .利用PARMELA程序对补偿效果作了模拟计算 .结果表明 ,设计的腔体对单圈 1 .5nC束团 ,在枪出口后 1 .2m处 ,电子能量为 5 .7MeV ,横向归一化发射度εn ,RMS=1 .61 2πmm·mrad .

微波电子器件用铜及其合金的应用开发

叙述了国内微波电子器件用先进铜的需求、科研和生产以及性能指标的概况。介绍了几个主要国家的标准 ,特别是氧含量的指标。指出我国标准与国外比较尚有较大差距。作者着重指出真空电子与微电子在先进铜应用上的差异 。

固态微波电子学的新进展

固态微波电子学是现代电子学的重要分支之一,其基础材料已由第一代半导体Si和Ge、第二代半导体GaAs和InP,发展到第三代半导体GaN和SiC,石墨烯和金刚石等C基新材料正在进行探索性的研究,其加工工艺的尺寸也已进入纳米尺度,其工作频率已达到1 THz,应用的频率可覆盖微波毫米波到太赫兹。目前固态微波电子学呈多代半导体材料和器件共同发展的格局。综述了具有代表性的11类固态器件（RF CMOS,SiGe BiCMOS,RF LDMOS,RF MEMS,GaAs PHEMT,GaAs MHEMT,InP HEMT,InP HBT,GaN/SiC HEMT,GFET和金刚石FET）近几年的最新研究进展,详细介绍了有关固态微波电子学的应用需求、技术特点、设计拓扑、关键技术突破和测试结果,分析了当前固态微波电子学总的发展趋势和11类固态微波器件的发展特点和定位。最后介绍了采用3D异构集成技术的射频微系统的最新进展,指出射频微系统是发展下一代射频系统的关键技术。

双微波馈入热阴极微波电子枪实验研究

中国工程物理研究院紧凑型自由电子激光太赫兹源装置采用了两路微波独立调谐热阴极微波电子枪作为注入器,一路由首腔馈入激励首腔和实现阴极表面建场并引出电子,另一路由后续腔馈入并通过腔间耦合激励各腔,两路微波互不耦合。对于这种微波激励方式,微波电子枪首腔的电场相位和幅度在实验中均可调节,因此可以通过实验研究来优化微波电子枪的工作参数,从而减小热阴极微波电子枪的电子反轰效应,提高束流品质。介绍了该热阴极微波电子枪热测实验研究的最新结果,通过BCT测得微波电子枪出口处束流强度超过400mA,电子反轰效应随着首腔电场的相位和幅度调节发生显著变化,这些指标和实验现象与理论研究结果较为吻合。