低引导磁场相对论返波管振荡器设计

从线性化的Vlasov方程出发,研究了相对论返波管中产生的微波功率与磁场的关系,给出了低引导磁场相对论返波管振荡器的设计准则;设计了一个高效率的高功率返波管振荡器,通过采用过模的分段、非均匀慢波结构,实现器件的高效率、高功率运行,同时通过在慢波结构末端添加部分反射腔来降低引导磁场强度。当引导磁场强度为0.6 T、电子能量和束流分别为800 keV和7.6 kA时,采用2.5维Particle in Cell(PIC)程序模拟得到频率为9.6 GHz、功率为1.85 GW的微波输出。

X波段低磁场相对论返波管振荡器实验研究

基于现有永磁磁体的参数,并结合高功率微波器件的优点,设计了一个X波段低磁场相对论返波管振荡器,当引导磁场强度为0.48T、二极管束压和束流分别为530 k V和7.0 k A时,通过粒子模拟软件得到频率9.42GHz、功率1.11GW的模拟微波输出,器件束波转换效率30%。在强流电子束加速器平台上进行实验研究,当二极管电压500k V、电流6.2k A、引导磁场强度0.46T时,得到频率为9.40GHz、功率为900MW、脉宽为32ns的微波输出。该实验结果为低磁场器件实现高功率、高效率微波输出及永磁包装打下了良好的基础。