一维阵列电子注平面聚焦系统磁场分布特性

针对平面集成行波管对一维阵列电子注聚焦的应用需求,设计了4通道电子注平面磁聚焦系统。将各通道磁场轴向和横向分量沿轴分布特征计算结果与测试结果进行对比,确认了Opera软件计算磁场分布特征的准确性。为与轴对称周期永磁(PPM)聚焦系统电子注通道内磁场分布特性进行对比,建立了轴对称PPM聚焦系统模型,测试结果与计算结果一致性较好。通过平面聚焦系统与轴对称PPM聚焦系统电子注通道内的磁场纵向和横向分布特性对比表明,两种聚焦系统电子注通道内纵向和横向磁场具有相同的分布特征,在离轴相同位置的圆周上横向磁场分量与轴向分量的比值均为Bx/Bz≈0.11,该平面聚焦系统可实现一维阵列圆形电子注的良好聚焦。

基于大回旋电子注的高次谐波回旋行波管

回旋行波管兼具高功率、宽频带特性,在毫米波高分辨成像雷达、电子对抗等重要军事领域具有广泛的应用前景。基于大回旋电子注的回旋行波放大器可工作于高次谐波状态,大大降低了工作磁场,甚至可实现无超导工作,提高了回旋行波管使用的灵活性和机动性。本文优化设计了一支Ka波段二次谐波大回旋行波管,采用具有介质加载的纵向开槽互作用高频结构有效抑制返波振荡,提高了器件工作的稳定性。利用三维粒子仿真,对大回旋行波管注-波互作用过程进行了模拟。结果表明,在电子注电压为70 kV,电流为6.5 A时,磁场可降低至0.642 T,输出功率达到106.5 kW,带宽为2.10 GHz,最大增益为35 dB。

带状电子注驱动的准光谐振腔回旋管

回旋管作为一种重要的真空电子源,能够在毫米波和太赫兹频段生成高峰值以及高平均功率的电磁辐射,在波谱学、雷达、通信、生物医学等领域具有广泛的应用前景。传统的回旋管将不可避免地面对激烈的模式竞争问题,引入准光谐振腔将有望大大减小模式竞争的激烈程度。本文基于电子回旋脉塞理论,将准光谐振腔及带状电子注进行结合,以期实现更高的输出功率及效率。仿真结果表明,在电子电压为40 kV,背景磁场为8.4 T时,设计的准光回旋管能在220 GHz频点处产生6.1 kW的输出,电子效率达到6.1%且在一段时间内能稳定运行。本文结构将可能为高频段乃至高次谐波工作的回旋管设计提供全新方案,从而进一步用于通信、雷达等领域。

铁磁性加载复合管壳电子注聚焦性能的研究

大功率行波管通常利用复合管壳提升高频系统的集成度和散热特性。宽带行波管采用复合管壳高频制造工艺时,由于加载翼片含有铁磁性材料(纯铁)使得聚焦系统的横向磁场分量变大,径向和角向磁场分量呈非均匀性,电子注聚焦困难。本文研究了周期永磁聚焦系统横向磁场产生的原因并建立理论模型,并对磁场分量和其对电子注形态的影响进行了仿真,仿真结果与理论计算结果一致。根据横向磁场分布模型对加载翼片的形状和数量进行优化仿真,结果表明9片齿形加载翼片方案可在保持慢波电路参数的同时,降低聚焦系统的横向磁场分量,改善电子注聚焦效果。

电子注药泵在肠癌患者行氟尿嘧啶时辰化疗中的应用

目的:探讨电子注药泵在肠癌患者行氟尿嘧啶时辰化疗中的应用。方法选取50例患者作为普通组,采用常规外周静脉穿刺滴注化疗药,50例患者作为电泵组,采用时辰化疗并经电子注药泵输注化疗药,比较两组临床效果。结果:电泵组不良反应发生率、焦虑和抑郁评分、疼痛评分均低于普通组(P<0.05);电泵组下床活动便捷、上厕所方便、就餐方便、打电话方便等需求满意度和生活质量评分均高于普通组(P<0.05)。结论:肠癌患者行氟尿嘧啶时辰化疗时采用电子注药泵输注药物可减少患者不良反应,缓解负性情绪及疼痛,提高其生活质量。

基于263 GHz回旋行波放大器的带栅Cusp电子枪研究

基于实验室的超导磁体,为工作在263 GHz的回旋行波放大器设计了一个电子枪。通过对电子枪的理论分析以及结合MATLAB、POISSON SUPERFISH和Trak Charged Particle Toolkit进行了大量的模拟计算,讨论了不同的结构参数和磁场对电子注的横纵速度比及其零散的影响,确定了磁场和发射极的参数值并加快了大回旋电子注性能参量的优化,得到符合设计要求且具有工程实际应用的带栅电子枪。在超导磁体中主线圈、收集极线圈和阴极线圈的电流为51.253 A时产生的磁场分布中,该电子枪预计能够在偏置电压为1 kV和一定初始发射角零散的情况下产生25 kV、0.5 A、横纵速度比为1.1、横纵速度比零散为6%的大回旋电子注。当带栅电子枪处于偏置电压为-64 V以下时,电子注被完全关断。

单阳极磁控注入电子枪的设计

该单阳极磁控注入电子枪是为 8mm永磁包装回旋振荡管设计的。首先利用绝热理论和角动量守恒理论进行了初始的电极参数设计 ,其次讨论和选取数值计算方法 ,然后利用自编的程序进行数值计算和优化 ,同时讨论了空间电荷的影响和速度零散的改善 ,最终得到最佳的电极和电子注参数。该电子枪已经应用于制管实验中。

周期椭圆螺线管聚焦带状电子注的理论研究和粒子模拟(英文)

带状电子注真空器件是一种很有潜力的高功率微波毫米波器件,其中带状电子注的稳定传输和聚焦是该器件的关键。针对带状电子注的聚焦和传输,提出采用周期椭圆螺线管结构来稳定传输高椭圆率的带状电子注。通过理论分析,得到椭圆螺线管的磁场分布情况,研究了该磁场下带状电子注的运动情况,并且推导出带状电子注在周期椭圆螺线管结构中稳定传输的条件。最后,采用粒子模拟验证了该稳定传输条件。

电子注在周期永磁聚焦系统中运动状态的计算机模拟

根据周期场聚焦电子注的基本理论,利用行波管仿真软件TWT设计了某行波管的周期永磁聚焦系统,模拟计算了电子注在周期永磁聚焦系统中的运动状态,分别考虑了峰值磁感应强度对静态理想电子注和电子枪发射的电子注的聚焦,过渡区对电子枪发射的电子注聚焦的影响,分析了电子注在周期永磁聚焦系统中的传输特性,确定了聚焦系统的周期磁场与过渡区磁场分布规律,为实现周期永磁聚焦系统的一次装管成功提供了有价值的参考。

高峰值功率多注速调管电子光学系统的研究

分析了存在于高峰值功率多注速调管电子光学系统中的问题。采用间接设计方法设计了S波段50 MW多注速调管的电子光学系统。设计中采用分立屏蔽筒结构解决电子枪区聚焦场的旁轴对称问题。利用2维电子光学软件EGUN、3维电磁模拟软件MAFIA和PIC粒子模拟程序对电子轨迹进行了模拟,结果表明:分立屏蔽筒结构可以获得较好的旁轴对称场,电子光学系统的电子轨迹比较理想。

行波管电子注测量分析系统

初步提出了一台行波管电子注测量分析系统的设计方案。进一步分析了基于法拉第筒探针的脉冲测量的方法,并考虑脉冲上升沿的抖动特性造成电子注的不稳定性,减少测量误差。分别对测量电子注纵向速度分布的两种方法进行了探讨。

电子注在等离子体中的运动及传输特性

从填充等离子体微波管漂移空间电子运动轨迹方程出发，详细阐述了α区和β区电子注的聚束性能，电子围绕平衡半径在α区和β区交替波浪式前进，波纹的周期和幅度与等离子体密度和电子运动速度有关，此外，对弱加速场电子传输性能的研究表明，调节等离子体参数、电压和场强。

强流多注电子束高效率引入的模拟研究

强流相对论多注速调管相对于单注速调管具有导流系数低,输出功率高和效率高的优点,并且可以明显降低引导磁场强度,因此得到快速发展。但是其多注电子束引入漂移管效率低的问题,影响了多注速调管的整管效率,限制了其稳定高效运行和应用推广。论文采用粒子仿真软件CHIPIC对多注速调管二极管爆炸发射过程进行仿真研究,寻找影响多注速调管引入效率的主要因素,并对阴极结构进行了优化,设计出三种两段式新型多注阴极结构并进行冷阴极爆炸发射模拟研究。研究结果表明:给定参数下,常规结构由于底座边缘的不必要的环形电子束发射,只能达到82%的引入效率,而三种新型阴极结构通过抑制不必要电子发射,引入效率都可以提高至95%以上,最高达到99%。

大回旋cusp电子注数值模拟

新一代宽带、高增益、大功率回旋行波管需要新型的电子注,而大回旋cusp电子注为其实现提供了可能。对大回旋cusp电子注进行系统理论分析,建立了大回旋cusp电子注的物理模型,在理论分析基础上进行了大量数值计算和模拟优化,并对大回旋cusp电子枪设计中的影响因素进行探讨。设计出一支低速度零散、高速度比、低纹波,适用于高次谐波的高功率(54 kV,2.7 A)cusp电子枪。

等离子体对电子注的聚束特性的研究

导出了充等离子体微波管漂移空间电子运动轨迹方程，根据方程性质将空间划分为α区和β区并在两区求解该方程，研究了电子注在该区的运动及其聚束特性，并对某些参数对聚焦性能的影响进行了较深入的讨论。研究表明，填充等离子体后，电子注被明显聚焦，漂移管的设计及电子注运动形态的调节更为方便。

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。

W波段带状注速调管电子光学及注波互作用系统

通过冷流模型理论对均匀场聚焦带状电子注的传输进行了研究,结果表明,通过增强聚焦磁场并提高电子注填充高度因子,可以有效降低Diocotron不稳定性并实现长距离的稳定传输.结合理论研究,对均匀场聚焦带状注电子光学系统进行了三维仿真设计与优化,利用自主开发的二维非线性注波互作用程序SBK2D,对W波段带状注速调管进行了初步分析,结果为输出峰值功率69 kW、效率24%、增益37dB、3dB带宽100 MHz.研制出的具有高机械对准精度的带状注速调管电子束管,带状注截面10 mm×0.5 mm,且在电子注电压20～82 kV,电流0.50～4.27A,长度100 mm的漂移通道内电子注传输直流通过率达到98%以上,高于之前在90 mm漂移通道内获得的95%的实验结果.

磁自聚焦电子注的空间轨迹及传输特性

本文给出了充等离子体微波管漂移区电子运动的空间轨迹方程，据电子运动特性沿径向将空间划分为三个区域．利用数值方法分别求解非相对论和相对论条件下的空间轨迹，并详细阐述了注的传输特性，讨论了影响电子注传输质量的因素研究表明，适当选择等离子体填充因子和工作电压可实现磁自聚焦电子注的高效高质量传输．

带状电子注聚焦系统设计

通过理论分析、数值模拟和实验研究了PCM结构聚焦椭圆带状电子注的可行性。利用三维PIC粒子模拟软件模拟了椭圆带状电子注在PCM结构行程的周期磁场中的传输过程,结果显示:截面为10x0.4 mm2的椭圆带状电子注在12x0.8 mm2的矩形通道中稳定长距离传输120mm无截获。对PCM聚焦结构的磁场进行了测试,测试结果与数值模拟结果相符。实验并研究了该PCM聚焦系统约束带状电子注的能力,测试用速调管的设计电压为75kV,在56.8kV时的直流通过率达到52.1%,并随着工作电压的升高呈上升趋势。

强流相对论多注电子束在空心圆柱波导中的漂移

建立了多注电子束在空心圆柱波导中传输的理论模型,定量分析了多注电子束自电磁场力与镜像电磁场力对其角向运动的影响,并推导了考虑镜像束流影响下多注电子束的布里渊磁场.开展了模拟仿真研究,模拟与理论计算结果基本一致.研究发现:当电子束注数较少且靠近波导管壁传输时,镜像电磁场力是影响多注电子束角向漂移的主要因素;随着电子束注数或电子束与波导壁间距的增加,镜像电磁场力迅速减小并趋近于零,此时自电磁场力起主导作用;在一般情况下,漂移角速度的变化百分比只与加速电压有关,与多注电子束的注数、空间位置关系等参数无关.在输出电压约670 kV,电流约7 kA,空心圆柱波导长约100 mm的平台上开展了实验研究,研究发现多注电子束存在明显的畸变,通过进一步的分析认为多注阴极柱的侧面发射是导致电子束畸变的一个主要因素,并且二极管加速区的角向漂移不可忽视.提出并模拟验证了采取倾斜多注阴极柱的方法可提高电子束的引入效率.