圆波导契伦柯夫自由电子激光流体描述

用磁流体理论研究了契伦柯夫自由电子激光的性质,导出了空心束驱动的圆柱对称波导契伦柯夫自由电子激光的色散关系,利用色散关系计算了契伦柯夫不稳定性增长率,给出了饱和功率的估计值,考虑了束与介质间间隙对契伦柯夫自由电子激光的影响,并就空心束与实心束情况进行了比较。     

远红外契伦柯夫FEL的动力学理论

契伦柯夫自由电子激光可以产生远红外相干受激辐射。本文建立了契伦柯夫自由电子激光的动力学理论并详细研究了初始信号频率,电子束电压和束—介质膜间隙对器件性能的影响。与自由电子激光,回旋自谐振脉塞比较,指出了短波契伦柯夫自由电子激光的几个显著特点。     

多电子束契伦柯夫自由电子激光振荡器

我们对多电子束契伦柯夫自由电子激光进行了首次实验研究。280A,500kV的电子束被引入一多介质矩形谐振腔,在频率为33.4GHz处产生了1.7MW的契伦柯夫相干受激辐射。互作用效率为1.2％。     

测量电子束流的小型法拉第筒

介绍一种测量束流强度不大于50kA,能量不超过0.8MeV的小型法拉第筒。经标定,此法拉第筒上升前沿小于6ns。已用于契伦柯夫自由电子激光的传输束流测量。     

双介质片平面波导契伦科夫自由电子激光

给出双介质片平面波导契伦科夫自由电子激光波导模式的色散关系,求出器件的单程增益并证明存在一组新的波导模式__奇模。讨论了器件的工作频率和单程增益随介质片厚度、电子束能量和电子束通道宽度的变化关系。还研究了这组奇模对器件的影响。     

填充等离子体的切伦柯夫自由电子激光的理论分析

本文用磁流体理论研究了柱形波导填充等离子体的切伦柯夫自由电子激光器，表明该系统比普通切伦柯夫自由电子激光具有更高的工作频率和线性增长率。发现在入射电流和波导结构一定时，该系统和普通切伦柯夫自由电子激光器的增长率并不是随随电子束与介质的间距的增加而减小，而是存在一个最佳值。     

气体探测器的最新应用

本文讨论了气体探测器在下述领域的最新应用:放射性痕量元素的二维图像;用X 射线衍射研究晶体结构;工业射线照相法;用核扩散的射线照相;契伦柯夫环探测器;流光管量热计;渡越辐射测量;用作电磁量热计的高密度显像室;用作探测契伦柯夫环的显像室。     

自由电子激光器的掠射环形谐振腔

研究一种新型自由电子激光谐振腔结构.采用双曲面-抛物面非球面镜组合的扩束系统,使振荡光束在腔内口径扩大6倍.提高了反射膜层抗激光破坏能力.本文讨论了扩束倍数、非球面参量、谐振腔长度和掠射光斑尺寸等参量对光学系统像差的影响.     

多波契伦柯夫振荡器的实验研究

 建立了一套X波段多波契伦柯夫振荡器装置,并进行了实验研究,获得了基于多波契伦柯夫振荡器机制的微波辐射。实验测得的微波频率介于9.59~10.4GHz,辐射效率大于10%,微波功率超过100MW。     

自由电子激光中电子与辐射波相互作用有效时间的分析

利用已获得的大信号自由电子激光增益公式,导出了激光平均增长率表达式,分析了自由电子激光中电子与辐射波相互作用的有效时间,讨论了其主要物理参量对相互作用有效时间的影响 关键词：     

Excitation of microwave by an annular electron beam in a plasma-filled dielectric lined waveguide

An axial relativistic electron beam passing through a slow wave structure is unstable to an electromagnetic perturbation whose phase velocity equals the velocity of the beam. This phenomenon of Cherenkov emission is the basis of all traveling wave tubes. In this paper an excitation of Cherenkov radiation by a thin annular relativistic electron beam in a plasma-filled dielectric-lined waveguide is analysed by use of the self-consistent linear theory. The effect of the thin annular electron beam on the beam-wave interaction is completely described by a jump condition. The dispersion equation and the simultaneous condition of the beam-wave interaction are derived. Finally, the growth rate of the wave is obtained, and the effect of the background plasma density and the electron beam radius on the growth rate of the wave are presented.This work is supported by National Natural Science Foundation of China.     

电子束空间极限电流的非线性理论研究

从电子束一维稳态传输的电势非线性Poisson方程出发,推导了圆柱波导内实心束和环形束空间极限电流与电子入射电势的依赖关系,给出了数值求解方法和解的特征,分析比较了数值计算与现有解析公式及粒子模拟的结果.考虑电子的横向运动,对数值方法进行了二维修正,计算结果与粒子模拟结果具有很好的一致性.说明利用数值方法计算电子电势非线性微分方程能够得到更精确的电子束在圆柱波导内的空间极限电流;另外,对其他形状的波导,尤其是难以得到解析式的情况,根据实际几何结构设置边界条件,数值方法可以方便地给出束流传输特性,对设计新型结构的高功率微波器件提供理论指导. 关键词： 相对论电子束 圆柱波导 空间极限电流 束流传输     

新型反馈式轴向同轴虚阴极振荡器

提出一种利用低磁场导引环形电子束在同轴波导内轴向激励虚阴极振荡的新型虚阴极振荡器.利用反馈式结构,使虚阴极在由反馈环、阳极箔和同轴波导构成的高品质因子准谐振腔内形成.作用腔内环形电子束激励同轴波导TM₀₁模式,在相对低品质因子的同轴提取区转化为TEM主模输出.用25维KARAT粒子模拟软件研究得到束波功率转换效率12%,输出微波平均27 GW,中心频率38 GHz. 关键词： 环形电子束 轴向导引磁场 同轴波导 反馈环     

新型反馈式轴向同轴虚阴极振荡器

从电子束一维稳态传输的电势非线性Poisson方程出发,推导了圆柱波导内实心束和环形束空间极限电流与电子入射电势的依赖关系,给出了数值求解方法和解的特征,分析比较了数值计算与现有解析公式及粒子模拟的结果.考虑电子的横向运动,对数值方法进行了二维修正,计算结果与粒子模拟结果具有很好的一致性.说明利用数值方法计算电子电势非线性微分方程能够得到更精确的电子束在圆柱波导内的空间极限电流;另外,对其他形状的波导,尤其是难以得到解析式的情况,根据实际几何结构设置边界条件,数值方法可以方便地给出束流传输特性,对设计新型结构的高功率微波器件提供理论指导.     

填充等离子体的介质同轴波导中的切伦科夫辐射

 利用自洽线性场理论，导出了薄环形相对论电子注通过填充等离子体的介质同轴波导中的注波互作用色散方程，得到了注波互作用产生切伦科夫辐射的同步条件和波增长率。分析了填充等离子体后的波与电子注之间的能量交换及等离子体密度对色散特性、波增长率和注波能量交换的影响。分析结果表明：切伦科夫辐射是由沿介质同轴波导传播的慢波与沿薄环形相对论电子注传播的负能空间电荷波耦合所致，且其耦合强度与电子注的密度成正比；输出频率和波增长率随着填充等离子体密度的增大而提高；保持一定的输出频率，增大电子注的束流可得到高的微波输出功率。     

Magneticresonant three dimensional kinetic theory of the free electron laser with waveguide cavity

Vlasov kinetic theory of the free electron laser employing waveguide frifting tube and helical pump is presented. Distinct from the former theories this theory has (1) taken into account the 3-d structure of the scattering field; (2) applied the plasma kinetic theory, which is more accurate than the other methods, to analysing the effect of the longitudinal. field; (3) taken account of the influence of the annular structure of the beam. The magnetic resonant effect appearing when the cyclotron frequency of electrons approaches the effective frequency of the magnetic pump is analysed and the growth rate formula in the linear regime derived. Results show that on taking into account the 3-d structure of the field and beam, one cannot arbitrarily choose the radius of the hollow beam, or else within certain range the instability may disappear altogether. Lastly, the equation for determination of the optimum beam radius is given and the possibility of raising growth rate by operating in high order modes shown.     

THE THEORETICAL INVESTIGATION OF THz ELECTROMAGNETIC WAVES IN A ROD DEGENERATE PLASMA-WAVEGUIDE

By using the Fourier components of dielectric tensor elements of cold collisionless degenerate plasmas, the dispersion relation of electromagnetic waves in a cylindrical metallic waveguide with a degenerate plasma column protected by an annular dielectric layer are obtained. The permissible frequency regions for slow and fast waves in E-mode (TM) are presented. Furthermore, the graph of cutoff frequency versus the radius of plasma column for the fast waves is investigated. In addition, the time growth rate for excitation of symmetric slow E-modes (TM) by a thin annular relativistic electron beam (TAREB) is studied. The graph of time growth rate respect to radius of dielectric layer and accelerating voltage are presented. PACS No. 52.25.     

L波段相对论速调管放大器研究

 介绍了L 波段强流相对论速调管放大器高频系统的设计, 强流相对论空心电子束的产生、传输、调制及微波输出等的初步实验结果。在直线感应加速器上, 利用无箔空心石墨阴极, 引出了电压约500kV、电流4. 5kA、直径54. 5mm、厚度4. 5mm 的空心电子束, 经过三腔放大后, 得到了536MW 的微波峰值功率, 效率21% , 增益30dB。     

无箔二极管强流电子束空间密度分布初步研究

通过在强磁场条件下,利用环形刀口石墨阴极(刀口尺寸38~39mm)开展电子束轰击收集极内表面铜箔和垂直轰击金属靶片实验,对无箔二极管中电子束的空间密度分布进行了初步研究,并对其产生原因进行了分析。研究结果表明,电子束径向分布在37.2~40.2mm,存在密度较高区域(38.8~39.4mm)和密度最大值点(39.2mm),且均偏向于阴极外侧。无箔二极管环形阴极爆炸发射产生电子束的径向密度分布可用偏态分布近似。