强流电子束阻抗对相对论速调管放大器注入及群聚特性的影响分析

通过数值计算及粒子模拟程序,分析了强流电子束阻抗、电压及电流特性对相对论速调管放大器(relativistic klystron amplifier,RKA)中束流调制、群聚特性的影响,其中粒子模拟程序中采用束发射方式以精确控制电子束的阻抗.结果表明,低阻抗电子束有利于减小群聚距离,缩短RKA器件的整体长度,不利于注入微波对电子束的调制,而高阻抗电子束情况正好相反.在电子束阻抗不变时,增加电子束加速电压类似于增大电子束阻抗的情况.另外,用粒子模拟方法确定了不同阻抗电子束对特定输入腔的电子负载电导,从而可以得到不同阻抗的强流电子束对种子源功率水平的需求以及对输入腔外观品质因数的要求.

低阻抗强流箍缩电子束二极管的3阶段电子束流模型

在顺位流模型与"4阶段"粒子流动模型的基础上,提出了一种用于分析100ns/MA级电子束流的低阻抗强箍缩二极管物理过程的理论模式。在这种理论分析模式中,将电子和离子的流动情况随时间的演变过程分成非箍缩电子流、弱箍缩电子流、强箍缩电子流3个不同的阶段,分别结合聚焦流和顺位流模型对各个阶段特性进行估算。利用KARATPIC数值模拟软件并结合"强光一号"加速器的工作状态,对该类型二极管中电子束的流动过程作了数值模拟,并在"强光一号"加速器上开展了实验研究。数值模拟和实验结果的对比表明,所提出的新的理论分析模式是合理可行的。