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Mafia PIC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。     

微通道板(MCP)电子清刷用电子枪的设计

为了满足Φ30mm MCP大束流短时间电子清刷新工艺要求，以轴向电子枪工作原理为基础，利用静电场对电子的作用理论，分析了电子的运动轨迹，并对电子的偏转进行了计算。根据计算结果，设计了电子枪的基本结构，确定了电子枪的各种参数：灯丝材料为Φ0.05mm的钨（75%）铼（25%）合金丝；灯丝形状为“∨”字型；电子枪外径为Φ35mm，高度为20mm，最大加热功率为12.6W时，电子发射电流密度达到1.26×10-5A/cm2。用该电子枪对4块性能相近的Φ30mm MCP电子清刷4h后，MCP的增益值达到500±50。这表明：用新电子枪可以代替原RUS-A型电子枪。     

高效率行波管电子枪设计及其优化

 利用综合迭代法初步确定了用于高效率行波管的电子枪几何尺寸参数，考虑电子枪设计对导流系数、注腰半径、层流性等参数提出的要求，通过建立评价电子注性能优劣的目标函数以量化设计结果;应用EGUN软件和步长加速直接求优的方法对目标函数进行了优化，优化结果满足了设计要求。该电子枪已经用于制管实验，电子注静态通过率99.7%,动态通过率98.0%,电子效率达到34%，实验结果进一步验证了该电子枪设计的合理性。     

二次发射微波电子枪的模拟计算及其特性分析

 采用URMEL-T程序进行了二次发射微波电子枪的腔内电磁计算和特性分析。同时利用URMEL-T得出的腔内轴向电场及自编程序,模拟电子在该高频场作用下的运动。计算表明二次发射微波电子枪确实具有相位选择性,进而探讨了腔形尺寸、射频电场强度对相位选择性和产生二次倍增的有关条件的影响,以及输出电子的能量稳定性。模拟结果表明,这类电子枪（MPG）可得到高电流密度（5303A/cm²）及短脉冲（3.15~10ps）的电子束。     

微脉冲电子枪的初步实验研究

给出了微脉冲电子枪的模拟计算及其初步实验结果. 该电子枪采用铜铝镁合金作为冷阴极材料, 在以磁控管作为微波功率源的出束实验中得到了100mA/cm²的电流密度.实验结果与次级电子倍增解析计算和SEEG程序的模拟计算结果基本符合, 初步验证了微脉冲电子枪的基本原理, 为今后实验中得到更大的电流密度打下了基础.     

多腔热阴极微波电子枪的实验研究

详细介绍了用于北京自由电子激光器(BFEL)多腔热阴极微波电子枪的实验研究情况,通过对该微波电子枪出口脉冲电流波形和宏脉冲不同时间位置电子能谱的测量,表明该枪大大减小了电子反轰功率. 实验测量得到通过α磁铁的束流强度约为200mA,束流发射度约为20-30π·mm·mrad,并且,还将实验得到的能谱与模拟结果作了比较.     

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。     

铁电介质阴极电子枪

 给出并分析了铁电介质阴极电子枪的初步数值模拟和实验结果。实验表明其发射电子密度可达110A/cm²。该种电子枪产生的电流密度大于阴极发射电子初始能量为零时的空间电荷限制电流,PIC数值模拟结果表明可以通过给发射电子赋予一定的初始能量来解释这一现象,理论分析认为铁电介质阴极发射电子具有初始能量是合理的。     

回旋管双阳极磁控注入电子枪的设计

根据回旋管对电子枪的要求,设计了该双阳极磁控注入电子枪。给出了电极形状、电子轨迹与电子注参量。这种电子枪具有速度零散小、层流性较好、体积小等特点。     

回旋管双阳极磁控注入电子枪的设计

 根据回旋管对电子枪的要求,设计了该双阳极磁控注入电子枪。给出了电极形状、电子轨迹与电子注参量。这种电子枪具有速度零散小、层流性较好、体积小等特点。     

220 GHz回旋管脉冲磁场系统和电子枪的设计与实验研究

 根据220 GHz回旋管的工作要求,设计了其所需的脉冲磁场系统与电子枪。脉冲磁场系统采用哑铃状结构,具有均匀区长、电阻小与电感小等优点,可以在较低电容与电压下获得更高的脉冲峰值磁场,并分析了其脉冲放电特性。电子枪采用双阳极磁控注入枪,用EGUN对其进行了设计优化,电子注纵横速度比为1.53,速度零散为3.1%。实验研究表明,脉冲磁场峰值强度达到8 T,电子注电流达到2 A,电子电流基本传输到靶片,控制极与阳极没有截获到电子,脉冲磁场系统与电子枪工作正常,达到设计要求。     

A COAXIAL MAGNETRON INJECTION GUN (CMIG) FOR A 2 MW, 170 GHz COAXIAL CAVITY GYROTRON

An electron gun (80 kV / 75 A) for a 170 GHz coaxial cavity gyrotron has been designed, fabricated and tested. Special care has been devoted to the design of the technical part of the electron gun in order to avoid trapping of electrons, which may result in a limitation of the high voltage performance due to built-up of a Penning discharge which may limit the high voltage performance. The performance of the electron gun and electron beam has been found to be well in agreement with the design objective. A stable operation up to I_b = 80 A and U_c = 80 kV has been obtained without any observable beam instabilities. No limitations in high voltage performance due to built-up of a Penning discharge occurred. The influence of the type of electron flow on gyrotron performance has been studied experimentally. The maximum output power has been obtained for an intermediate type of flow.     

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。     

新型跑道腔式束流位置监测器

系统提出了一种新的腔式束流位置监测器(BPM),即跑道型腔式BPM,并使用微波工作室软件进行了理论研究和模拟计算,提出了通用设计方法。跑道型腔式BPM的金属腔部分具有跑道形横截面,引出束流位置偏移激励起的一对偶极模式作为束流位置信号。该方案的偶极模式极化方向固定,频率分离,可以解决随机误差产生的横向串扰问题,其理论位置分辨力可以达到15 nm。     

双注磁控注入电子枪

为了增加回旋管的功率,采用双注磁控注入电子枪产生相对论电子注。与双阳极磁控注入电子枪相比,双注磁控注入电子枪产生双束电子注,在不影响电子注质量的基础上,增加电子枪的电流;电子枪产生相同电流时,双注磁控注入电子枪电子注电流小,电子注电子之间的空间电荷效应小,能够降低电子注的速度零散,提高电子注的质量。采用MAGIC软件数值模拟双注磁控注入电子枪,设计出一支大束流、低速度零散的双注磁控注入电子枪。     

On the excitation temperature of pulsed plasma produced from washer plasma gun in a compact plasma system

The washer plasma gun is widely used to produce pulsed plasma and has various applications in plasma physics. A washer plasma gun and a Guillemin-E type pulse forming network are designed and fabricated in the laboratory to produce pulsed argon plasma in the Compact Plasma System. The spectroscopic signals of pulsed plasma are taken through toughened float glass at a distance of about 0.3 m from the plasma gun by a USB4000 digital spectrometer. Assuming the gun plasma is in Local Thermodynamic Equilibrium, Boltzmann plot method and the line ratio method are used to measure the excitation/electron temperature of pulsed plasma with different base pressure varying from 0.2 mbar to 1 mbar. The excitation/electron temperature of the plasma increases slightly with increasing base pressure within the range of 0.2 mbar to 0.8 mbar and then decreases slightly at a pressure of 1 mbar. Both methods produce almost similar results in temperature measurement, but the Boltzmann Plot method is most accurate than line ratio method and widely used method to obtain the excitation/electron temperature of plasma in Local Thermodynamic equilibrium condition.     

低速度零散会切电子枪的设计和数值仿真

根据拉格朗日方程对电子在平滑会切磁场中的径向波动与速度零散的关系进行讨论。运用Matlab,Magic软件相互结合的方法设计电子枪结构和磁场。用Matlab程序模拟单电子在给定电场、磁场中的运动,分析了单电子径向速度对零散的影响,并优化磁场分布。设计的磁场可以有效地减小单电子束径向速度,降低电子束速度零散。用Magic软件对电流为1 A、能量为30 keV的电子束在优化磁场中的运动进行仿真,得到的电子束速度比约为2,速度零散小于2.5%,轴向速度零散小于8.5%。