加强基础、培养能力、提高素质、突出创新——电子科技大学近代物理实验教学改革的探索与实践

电子科技大学物理实验中心探索近代物理实验教学方法和内容改革，形成“加强基础、培养能力、提高素质、突出创新”的教学思想，体现了现代科学技术与实验互相结合、互相渗透，极大地调动了教师和学生的积极性，提高了学生解决实际问题的能力，培养了学生的探究能力和创新能力等综合素质。

“数字化、结构化、探究式”教学模式在工科大学物理教学中的运用——电子科技大学大学物理精品课程建设的探索与实践

电子科技大学大学物理教研室探索大学物理教学方法和内容改革，形成“数字化、结构化、探究式”的教学模式，以精品课程建设为契机，深化工科大学物理教学改革，实现传统教育向素质教育的转变和人才培养。

电子科技大学计算电磁学实验室对计算电磁学的研究进展(英文)

介绍了电子科技大学计算电磁学实验室近年来在计算电磁学领域取得的一些进展和成果。在数值计算方法方面,针对传输、辐射和散射问题,提出了一些新的和改进的时域数值方法和频域数值方法,在保证计算精度的同时提高了仿真的计算效率。在电磁建模方面,提出了知识人工神经网络方法和新型传输线方法,作为高效的CAD工具,其能实现准确和快速的电磁建模。在电磁优化方面,采用跳跃基因遗传算法和空间映射方法对天线和微波无源器件进行了高效率的优化。

电子回旋共振放电物理过程的数值模拟进展

本文对电子回旋共振(ECR)放电及ECR等离子体特性模拟中的三种模型:粒子模型、流体模型、混合模型进行了综述、总结和对比,并应用PIC/MCC方法中的电磁模型,对ECR放电电离过程进行了准三维模拟,得出了部分ECR放电的电离特性。

周期永磁聚焦电子注性能计算机模拟

使用全三维电磁场粒子模拟程序MAFIA建立了行波管周期永磁聚焦系统模型,计算了磁系统中的磁场分布和静态电子注传输特性。分析了周期永磁系统聚焦电子注传输特性,并重点讨论了磁场强度、磁场端部效应和横向速度分布对电子注聚焦性能的影响。为周期永磁聚焦系统的工程设计和优化提供了有价值的模拟结果。

高电流密度实心电子束均匀磁场聚焦电子枪的设计

针对W波段小型化扩展互作用器件对电子枪及其对电子束的需求,设计了采用均匀磁场聚焦的高电流密度实心电子束电子枪。首先考虑现阶段阴极发射能力和扩展互作用器件对电子束的需求下完成了静电电子枪的设计;在此基础上,将电子枪分为静电聚焦区、过渡区和均匀磁场区三个部分,通过理论计算得出了理想的均匀聚焦磁场分布。在此基础上建立了高电流密度实心电子束均匀磁场聚焦电子枪的三维粒子仿真模型,工作电压为17 kV,阴极发射电流为19.3 A/cm2的条件下得到了压缩比为33,束电流为668 mA,平均束半径为0.182 mm,平均束电流密度为642.4 A/cm2的高电流密度实心电子束。仿真结果表明,该电子束在半径为0.25 mm的电子通道内的流通率达到了100%,理论计算和三维粒子仿真的结果符合得很好。

微波管电子枪三维粒子模拟研究

分析了以往电子光学模型进行电子枪模拟工作过程及存在的缺陷,指出粒子模拟方法能够全面考虑空间电荷限制和温度限制、阴极热初速、电子注非层流性等因素,研究电子注的瞬态和噪声特性,是一种更准确的电子枪模拟方法。以某电子枪为例,运用MafiaPIC模块进行了模拟计算,与实验结果对比表明Mafia粒子模拟具有相当精度,可用于指导微波管电子枪工程设计。

用5种不同的电子光学软件对微波管电子枪进行模拟计算

对TWTCAD微机版、工作站版本、EGUN,CAMEO以及Orprogr电子光学软件背景和特点作 了一个简单介绍,并利用其模拟计算了11支不同结构的电子枪。将计算得到的导流系数、射程和注腰半径与 实验数据列表对比,结果表明:不同电子光学软件计算不同类型电子枪其计算精度也不一样。在导流系数方 面,EGUN和Orprogr的计算精度较高,绝对平均误差分别为7.18%和7.4%;在射程方面,TWTCAD的计算 精度最高,绝对平均误差为5.69%;在注腰半径方面,Orprogr与实验值偏差较大,绝对平均误差为47.43%,而 工作站版本的计算精度最高,绝对误差仅为2.29%。

行波管电子枪阴极组件的热计算

使用ANSYS软件对行波管电子枪阴极组件进行了热分析和结构分析,计算了阴极组件的简化模型的温度和热形变。同时将热分析结果引入行波管设计软件TWTCAD中计算热形变前后电子束的射程、注腰半径、导流系数和面积压缩比的变化,使TWTCAD的计算结果与实验值更为接近。热形变导致电子束各项指标的变化对实际行波管的设计有参考价值。

全方位改革大学物理实验课

本文全面阐述了大学物理实验课的改革措施,提出了一些超前并具有可行性的方案,其中的部分措施已经在电子科技大学实施并取得良好的效果.

多级降压收集极CAD中的二次电子发射模型

多级降压收集极被广泛应用于提高微波放大器件效率。多级降压收集极中的二次电子发射对其效率有重要影响。该文探讨了真二次电子、弹性反射电子、非弹性反射电子3种二次电子发射模型,对发射率、发射角度以及能量分布情况进行了深入分析,并对考虑二次电子后的收集极模拟计算收敛条件进行了讨论。上述结果在多级降压收集极CAD软件中得到应用,定量分析了其对多级降压收集极效率的影响。

行波管电子枪设计中的热分析

电子枪在工作过程中产生的高温易导致各个组件变形,影响电子枪的各项性能指标和工作寿命,热分析在提高电子枪设计的可靠性和加快研制周期方面起着重要的作用。该文使用ANSYS软件对行波管电子枪进行了热分析和结构分析,比较了电子枪复杂模型和简化模型的温度和热形变计算结果。热分析结果对电子枪的优化设计有参考价值。

大学物理实验教学的思考与建议

大学物理实验是工科大学生进行科学实验基本训练的一门完整和系统的实践性基础课程。实验动手能力和创新思维能力的培养是工科学校人才培养的一个重要环节。分析了国内大学物理实验教学的现状,并结合电子科技大学的实际,对如何改进大学物理实验的教学提出了一些思考和建议。

94 GHz单阳极磁控注入式电子枪初始参数设计

根据94 GHz回旋振荡管对电子束的需求,在理论分析电子枪工作原理的基础上通过大量编程对94 GHz单阳极磁控注入式电子枪的一系列参数进行了初始设计,基于粒子模拟软件CHIPIC开发了专门针对磁控注入式电子枪的计算模块并对其进行了数值模拟。模拟结果显示:该枪的电子束横纵速度比为1.42、速度零散为4.6%,符合回旋振荡管对电子注的要求。

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。

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。

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。

轴对称收敛型电子枪设计方法再讨论

对轴对称收敛型电子枪设计方法进行了整理分析,就阴极半锥角的初始值对迭代综合法的收敛性能所产生的影响进行了讨论,针对低压缩比条件下原来的Vaughan公式失效的问题进行了分析,给出了更为合理的初始值计算公式。采用修正后的公式和迭代综合法对电子枪进行设计,在高压缩比情况下的设计结果与采用原来Vaughan方法的结果完全一致;而对于低压缩比的情况,也得到了合理的设计,从而解决了原来的Vaughan方法在低压缩比情况下失效的问题,扩大了迭代综合法的应用范围。

模拟计算在大学物理实验教学中的应用

将模拟分析法引入传统大学物理实验中,有助于加深了学生对实验原理的理解,提高学生应用模拟分析方法解决实际问题的能力.文章介绍了模拟计算在物理实验中的应用,利用ANSYS软件对压电陶瓷超声波换能器、计算机机箱散热和磁场测量实验进行了模拟分析和谐响应分析,模拟计算值和实验测量值一致.

PMSE人工电子加热和过冲实验的初步研究

极区中层夏季回波(PMSE)是发生在极区中层顶附近的一种异常强大的雷达回波,它具有明显的分层现象,加热有时能引起过冲现象.电波环境特性及模化技术国家重点实验室从2006年开始开展PMSE加热实验,通过三年的PMSE观测及加热实验,观察到PMSE回波强度具有明显的分层现象,并且层数之间变化迅速.另外本文也得到PMSE加热特征曲线OCC(Overshoot Characteristic Curves)图,回波功率随高度变化的剖面图、回波强度随时间的变化图,存在明显的过冲现象.本文开展的PMSE加热实验研究,为将来我国独立开展PMSE研究打下了一定的基础.