The Propagation Characteristics of the Electron Beam with Initial Modulation

The propagation characteristics of the beam under various initial conditions are in-vestigated by means of PIC method.The influences of density modulation and velocity modulationon the propagation characteristics are discussed and compared.The results reveal that by chang-iug the amplitude of the two kinds of modulations and the phase difference between them,the

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。

7.8 GHz power generation device design using a rectangular dielectric-loaded waveguide

In this paper, we present a design where a bunched relativistic electron beam traversing inside the rectangular dielectric-loaded （DL） waveguide is used as a high power microwave generation device. Two kinds of methods of calculating the electromagnetic （EM） field excited by a bunched beam are introduced, and in the second method the calculation of EM pulse length is discussed in detail. The desired operating mode is the LSM11 due to its strong interaction with the electron beam. For the designed 7.8 GHz operating frequency, with a 100 nC/bunch drive train of electron bunches separated by 0.769 ns, we find that high gradient （〉 30 MV/m） and high power （〉 160 MW） can be generated. An output coupler is also designed which is able to extract the generated power to standard waveguides with a 94% coupling efficiency.

电子束悬浮区域熔炼炉的高压波动分析及对策

对电子束悬浮区域熔炼炉组成部分及工作原理、工作过程、工作特性进行系统介绍,就目前电子束悬浮区域熔炼炉所出现的高压电源输出功率波动原因进行分析。通过对高压电源系统中的关键部件:三相调压器、高压变压器、高压补偿电容、高压二极管硅堆的工作原理进行分析并对其进行测量,从而判断各高压元器件是否工作正常及产生的输出功率波动。最后通过对衰减的电容检测和受损高压二极管元件进行更换使高压电源系统恢复到稳定的输出功率,保证了电子束悬浮区域熔炼炉的正常运行。

S波段径向注同轴槽振荡器

高功率微波器件在雷达、电子对抗等方面具有重要的应用潜力,因此得到广泛的关注。然而,庞大的体积和重量,以及较低的效率和较短的寿命,严重限制了高功率微波的应用范围。提出了一种径向电子注驱动的同轴槽振荡器,该振荡器无需聚焦系统,从而能够大幅度减少体积和耗能。采用由外向内的径向电子注,阴极电流密度低,可以采用热阴极替代爆炸发射阴极,从而提高器件寿命。PIC仿真中,采用460 kV,6 kA径向电子注能够在3.8 GHz产生1.2 GW的输出,对应效率43.5%。

100 kV/25 mA低纹波高压直流电源研制

百千伏高压直流电源广泛应用于电子束产生与应用领域。高压直流电源电压纹波是影响束流品质的重要因素之一。某型等效阻抗为4 MΩ的电子枪对加载电压提出峰峰值高压纹波不超过0.06%,同时实现较小高压储能以减小打火时电子枪损伤风险,基于全桥逆变和双极性Cockcroft-Walton倍压电路设计了一种不对称电容布局的高压直流电源,在分析储能与纹波、倍压效率关系基础上给出了倍压电路参数简化设计方法,实验结果表明,不额外采用滤波网络,在25 kHz逆变频率、100 kV/25 mA输出条件下纹波系数优于0.06%,相比于传统设计方法,所需高压储能可降低12%以上。

一种宽带大功率多注速调管的研制

介绍一种宽带大功率多注速调管研制方法,采用阴调多注电子枪、反转周期永磁聚焦、TM 110基模多注谐振腔等技术。测试结果表明,工作带宽达到342 MHz,脉冲输出功率大于120 kW,增益大于43 dB,效率大于30%,寿命超过2000 h。

基于SOS的脉冲功率源技术新进展

研制了基于SOS的胡杨200和胡杨700脉冲功率源。给出了胡杨200和胡杨700的电路原理、组成结构和实验波形。介绍了在SOS脉冲功率源上开展的高重复频率强流电子束产生、长寿命阴极实验、绝缘介质的高重复频率击穿实验和低引导磁场无箔二极管等实验研究进展。经测试,胡杨200在2 kHz重复频率、负载阻抗200Ω下,输出电压200 kV,脉冲宽度约35 ns,平均输出功率大于10 kW;在300 Hz条件下可连续运行。胡杨700同样为全固态脉冲功率源,其设计指标:输出电压700 kV,电流5 kA,脉冲宽度约40 ns;经初步调试在150Ω电阻负载上单脉冲输出指标达到660 kV,4.4 kA,脉宽约70 ns。

150kV高压逆变电源倍压整流电路仿真

针对150kV电子束高压电源特点,采取高压变压器与倍压整流电路相结合的方式产生150kV高压.建立几种常见的倍压整流电路模型并进行分析,通过使用MULTISIM软件对倍压整流电路模型进行仿真,重点对科克罗夫特沃尔顿(C-W,Cockcroft-Walton)全波倍压整流电路的电容参数进行仿真设计,研究不同倍压电容参数对输出电压特性的影响,结果表明C-W全波倍压整流电路为最优方案.最终通过试验调试验证,对倍压电容参数优化可以使输出特性更好,且设计方案满足参数要求.

低压等离子喷涂钨涂层性能的研究

用低压等离子喷涂技术在铜基体上制备出厚度大于1 mm的铜钨梯度钨涂层,对钨涂层性能研究结果表明,采用铜钨梯度方法可以使热膨胀系数不匹配的影响降低,梯度涂层呈层状结构,不易形成贯穿的裂纹;梯度涂层具有良好的导热性和耐热冲击性能,能承受9.6 MW/m2和200 s的脉冲,而铜基体温度低于200℃.真空等离子喷涂梯度涂层是制备核聚变面对等离子体材料的一种有效方法.

高能束焊接技术在舰船建造中的应用

高能束焊接技术具有集束、高功率密度、焊接精度高等优点,应用领域非常广泛,本文着重分析了电子束焊接和激光焊接技术在舰船建造方面的应用。

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。

高峰值功率多注速调管的初步研究

高峰值功率速调管因其作为高功率微波源而受到各国的重视。采用单电子注方案的高峰值功率速调管存在许多难以克服的问题,如工作电压很高,输出效率偏低,系统体积偏大等。对高峰值功率多注速调管进行了初步的研究,重点研究了S波段50 MW多注速调管的电子光学系统和高频互作用系统。研究表明,在与单注速调管相同的功率电平下,多注速调管的工作电压明显降低,输出效率明显提高,同时,这种管型也存在结构复杂、电子注聚焦和消除非工作模式困难等技术问题。

高压直流连续波光阴极注入器中电子束流发射度研究

高平均功率自由电子激光研究中,电子束质量是关键。针对高平均功率自由电子激光目标参数,提出了直流高压连续波光阴极注入器,给出了注入器的束流动力学过程。为了降低输出束流横向发射度,采用特殊结构设计的静电加速腔,加速电压1MV,最大加速梯度10MV/m。用PARMELA程序进行了粒子动力学模拟,电子束束团电荷为0.5nC,束团长度10ps时,注入器输出束流归一化发射度均方根值为5.8mm·mrad。

等离子体阴极电子枪及其特性

研究一种新型的长脉冲空心阴极等离子体电子枪及其特性。论述空心阴极放电机理及理论分析。给出长脉冲空心阴极等离子体电子枪结构与关键技术。该技术可用于发展一类紧凑、实用的ＨＰＭ源。

150 kV逆变电源性能优化及其束源特性

为了进一步提高电子束流发生系统工作的可靠性和稳定性,提高电子束加工质量,采用AC-DC-AC-DC-AC-DC的拓扑电路、新型功率变压器、高压脉冲检测技术、优化的束流反馈控制与灯丝加热电流闭环反馈控制技术等,分别优化了高压加速电源、偏压电源与灯丝加热电源。将所研制逆变电源与150 k V/30 k W电子枪、真空系统等组成了一套电子束流发生系统,测试了该电子束流发生系统输出的高压、最大束流以及灯丝加热电流、偏压变化对束流输出的影响。试验结果表明:经过优化的逆变电源高压输出达到-150 k V,高压输出线性度较好,最大束流达到200 m A;高压、灯丝加热电流给定时,随着偏压降低,束流输出逐渐增大;高压、偏压给定时,随着灯丝加热电流增大,束流输出存在死区、线性增大区和恒流区。

电子束焊接用高压直流电源设计

给出电子束在束腔内的运动方程并得出解,分析电子束在束腔内运动时的发散情况与加速电压性能之间的关系,以及整流变压器的变比对功率因数的影响。在此基础上设计1台120 kV/12 kW电子束加速用高压直流电源,实验结果表明该电源性能满足电子束焊接装置的要求。

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。

串联谐振型电子束熔炼炉高压电源的研究

目前电子束熔炼炉高压电源大多是由晶闸管控制的工频升压电源,不仅变压器和滤波器体积庞大,而且电源不具有抗短路特性和快速保护与重启的特点,这严重影响了电子枪的寿命和冶炼质量。针对工频升压电源的缺点和电子束熔炼的特点,将一种高频谐振变换器应用于高压电源。减小了电源体积,降低了开关损耗,实现了快速保护与重启。实验研究表明该电源能满足冶炼要求。

基于软开关技术的电子束焊机高压电源研究

传统电子束焊机高压加速电源采用高频脉宽调制(PWM)硬开关工作方式,电源系统开关损耗大,输出电压纹波大。采用LCC谐振电路作为逆变器拓扑结构,运用脉冲频率调制(PFM)方法及恒导通时间控制方法,克服高频硬开关PWM工作方式的缺点。仿真与实验证明:此方案可以减小系统开关损耗,有效提升电源整机效率,减小输出纹波,提升输出电压的稳定度。