百兆瓦级高功率速调管电子光学系统的研究

基于强流电子光学理论确定了S波段100MW速调管电子枪初始参数,对电子枪电极进行优化,获得了导流系数2.0μA.V-3/2、枪内场强低于22kV.mm-1、层流性良好的电子枪。设计了均匀磁场电子注聚焦系统,通过对过渡区磁场的调整,实现了对电子注的良好聚焦,模拟表明电子注填充因子约76%,通过率100%且波动较小。样管的热测实验结果与设计取得了良好的一致性。

国产45MW速调管实验研究

对45 MW实验速调管的电子枪、谐振腔和聚焦磁场结构设计进行了优化研究与测试分析,并对实验管进行了高功率测试分析,以检验设计方案的可行性与合理性。在300 kV高压下,输出脉冲功率达45 MW,其重复频率12.5 Hz,脉宽为2μs,效率约42%,增益约49 dB。速调管电子枪导流系数约为2.05μp,与电子枪的理论设计基本吻合。从输出功率与电压的关系来看,速调管谐振腔与聚焦磁场的设计与优化可满足国产45 MW速调管的需要。

浸没流多透镜多注电子光学系统的模拟研究

该文采用先2维后3维的计算方法,对L波段高峰值功率多注速调管电子光学系统进行了模拟设计。采用均匀场浸没流多透镜聚焦系统对电子注进行聚焦,获得了通过率100%,填充因子55%,特性良好的旁轴电子注。模拟计算表明,多透镜系统可有效调整电子注平衡半径,电子枪区均匀场可有效调整电子注波动性及层流性,聚集系统可在阴极磁感应强度为0.001～0.01T,主磁场为0.06～0.13T的范围内实现对旁轴电子注的良好聚焦。

120 MW束流功率速调管电子枪设计

速调管电子枪是速调管重要部件之一,它为速调管高频腔提供直流电子注。对国产50MW速调管电子枪束流光学系统进行了模拟分析,并对电子枪陶瓷筒进行了重新设计和优化。为了在国产30MW速调管的基础上设计50MW速调管,采用进口钡钨电子枪阴极来减小蒸发和抑制打火,将电子注电压提高到320kV,电流和导流系数分别为346A和1.91μp,以满足速调管功率提高的需要。设计出低电场强度(22.1kV/mm)电子枪新结构,即在不影响电子枪内部束流稳定的前提下,将陶瓷筒设计成靠近阴极端半径较大而远离阴极端半径较小的形状,以避免高功率运行致使陶瓷筒的损坏。

X波段50MW速调管电子光学系统的初步设计

采用PIC模拟程序对X波段50MW速调管的电子光学系统进行了初步的设计。设计的电子枪压缩比>120,阴极发射电流密度均匀,电子注轨迹层流性良好。模拟设计的电子枪区最大场强达到27.8kV/mm,属于可以承受的范围。

W波段扩展互作用速调管电子光学系统

W波段扩展互作用速调管电子光学系统由皮尔斯电子枪与均匀永磁聚焦系统组成,用于电子注的产生与传输。利用Vaughan迭代综合法及数值模拟优化设计了皮尔斯电子枪,并按照电子注传输特性要求研制了均匀永磁聚焦结构。根据电子光学系统的三维模拟,导流系数0.21μP,注电流大于0.5A,注平均半径小于0.3mm,射程大于11mm。永磁聚焦磁场约0.33T,传输距离大于50mm,电子注通过率达到100%。电子枪与聚焦系统已加工完毕并通过测试,技术指标满足要求。

X波段高功率带状注速调管电子枪的研制

介绍了为新型高功率速调管研制的能产生矩形截面束流的带状注电子枪,其设计工作电压300kV,工作电流330A,导流系数约2.0μp,矩形柱面阴极100mm×40mm,经一维压缩形成的束流截面尺寸为100mm×8mm,电子注的层流性较好。按照设计值制成了带状注电子枪密封管并对其性能进行了测试,初步的实验结果表明电子枪的电性能指标达到了设计要求。

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。

带状注速调管电子光学系统的设计与模拟

设计了对有限宽带状注进行聚焦的周期永磁(PPM)磁场,利用E-GUN,SUPERFISH,MAFIA和PIC模拟软件,建立了计算具有平面对称结构的2维及3维电子光学系统模拟平台,并应用此平台对X波段、100 MW带状注速调管的电子光学系统进行了设计与模拟。结果显示,利用设计的PPM聚焦系统,当磁场周期为60 mm,入口处磁场为0.1 T时,在600 mm的传输距离下,电子注的通过率达到了99.6%。

X波段同轴腔多注速调管的研究

开展了具有同轴谐振腔互作用电路和双模工作杆控电子枪的X波段同轴腔双模多注速调管的研究工作.结合数值计算和冷测实验,对工作于TM310高次模的同轴谐振腔模式分布和特性参数进行研究,获得了可满足多注速调管要求的谐振腔特性阻抗和良好的模式稳定性.采用具有双控制极的新型杆控多注电子枪及电子光学系统,可使多注速调管具有双模的新工作特性,通过数值模拟获得了优化的几何参数和具有良好层流性和波动性的空心多电子注.对采用6个电子注和5个谐振腔的X波段多注速调管进行了注波互作用大信号计算,结果表明当电子注电压为21.5kV,脉冲电流为14.4A时,可在30MHz频带范围内获得的100kW左右的脉冲输出功率,互作用效率大于30%,增益大于36dB.

大功率长脉冲速调管电子枪的计算机辅助设计

本文简介了大功率长脉冲速调管电子枪计算机辅助设计的结果。这种设计方法和设计程序也可用于自由电子激光用的热阴极高亮度注入器设计中。

高功率速调管电子枪热形变分析与测试(英文)

国产50 MW速调管需要脉冲功率为120 MW的电子枪,其阴极为皮尔斯型储备式阴极,扫描直径为85 mm。利用ANSYS对该速调管电子枪的温度场分布及结构的热变形进行了模拟分析。对于电子枪复杂的内部结构形态以及能量转换方式,分析了热传导方式对温度场的影响。在此基础上进行了温度场与结构变形的耦合分析,利用EGUN对电子枪形变前后束流光学特性进行模拟分析,并对模拟结果与高功率测试结果进行了分析比较。

X波段双模多注速调管的研制

本文简要介绍了北京真空电子技术研究所首支X波段双模多注速调管的主要技术指标和研制方案,并给出了该管目前的测试结果。目前该管已实现脉冲工作模式75kW、连续波工作模式1kW以上的功率输出,其性能参数已基本达到指标要求。

多注速调管技术的新进展

系统地介绍了多注速调管的工作原理、主要特点和发展概况。比较详细地介绍了俄罗斯、中国和法国等国研制的多注速调管的主要性能指标和技术特点 ;分析了多注速调管研制中遇到的关键技术问题 ;讨论了多注速调管技术的发展趋势和应用范围。

L波段高功率多注速调管设计与模拟

开展了峰值功率10 MW、平均功率150kW的L波段多注速调管的研究工作。采用均匀场多透镜聚焦系统对多电子注进行聚焦,获得了具有良好层流性和波动性的旁轴多注电子光学系统;采用二次谐波腔,对6个电子注、6个同轴谐振腔结构的速调管进行了注波互作用计算。结果表明,当电子注电压为115 kV,电流为132 A时,可获得大于10 MW的脉冲输出功率,大于65%的输出效率和大于45 dB的增益。

大功率速调管的原理及应用

由于半导体电子器件输出功率的限制无法满足对深空探测的需要，大功率速调管具有输出功率高、瞬时带宽宽、结构紧凑的优点，成为深空测控网发射分系统的核心部分。本文介绍了大功率速调管的工作原理及速调管发射机在深空测控网中应用。

S波段5MW大功率速调管的研制

本文介绍了S波段脉冲5 MW高平均功率脉冲速调管的设计和制造情况。设计主要包括电子枪光学系统、电磁聚焦系统、高频谐振腔系统、射频馈入与输出系统、收集极热状态情况。研制的样管经测试已基本达到预期目标,研制过程中对部分关键工艺进行了研究,提高了速调管在大功率下的工作稳定性。

S波段多注速调管电子枪设计

介绍了一种应用于S波段同轴腔高功率多注速调管的电子枪设计方案。该电子枪总电子注数目为40个(内层19个,外层21个),工作电压为60 kV,总电流为300 A(平均分配在40个电子注上),单注导流系数为0.51μP,总导流系数为20.4μP,设计的阴极电流发射密度小于12 A/cm^(2),电子枪内最大场强为16.6 kV/mm。为使系统小型化,采用周期反转永磁聚焦系统约束电子注,聚焦系统由四组磁钢形成三个磁场均匀区,三个均匀区的磁场逐级增大,最小磁场强度为0.11 T,最大磁场强度为0.12 T。采用三维计算软件对电子注静电轨迹、磁场分布及聚焦轨迹进行了计算和优化,设计的多注电子枪电子注通过率达到了100%。