电磁聚焦同心球系统的电子光学

本文由电磁聚焦曲近轴方程出发,导出了电磁聚焦同心球系统的近轴轨迹的表达式,讨论了系统的聚焦性质与电子光学色球差,探讨了由电磁聚焦同心球系统向具有均匀平行的电场和磁场的电磁聚焦系统,静电聚焦同心球系统和近贴聚焦系统过渡的三种特殊情况,最后研究了加上栅网电极的三电极同心球静电聚焦系统和均匀平行的电场和磁场的三电极电磁聚焦系统的电子光学。     

铁磁性加载复合管壳电子注聚焦性能的研究

大功率行波管通常利用复合管壳提升高频系统的集成度和散热特性。宽带行波管采用复合管壳高频制造工艺时,由于加载翼片含有铁磁性材料(纯铁)使得聚焦系统的横向磁场分量变大,径向和角向磁场分量呈非均匀性,电子注聚焦困难。本文研究了周期永磁聚焦系统横向磁场产生的原因并建立理论模型,并对磁场分量和其对电子注形态的影响进行了仿真,仿真结果与理论计算结果一致。根据横向磁场分布模型对加载翼片的形状和数量进行优化仿真,结果表明9片齿形加载翼片方案可在保持慢波电路参数的同时,降低聚焦系统的横向磁场分量,改善电子注聚焦效果。     

Weibel不稳定性自生电磁场对探针质子束的偏转作用研究

Weibel不稳定性的自生电磁场对于等离子体能量输运、无碰撞冲击波形成等物理过程具有关键的影响.实验上往往采用质子束照相来诊断其电磁场结构.一般认为,探针质子束的轨迹偏转主要来自于磁场,而自生电场的作用被认为可忽略不计.本文利用三维粒子模拟程序研究了典型参数下的Weibel不稳定性发展过程,并使用径迹追踪法评估了Weibel不稳定性的质子束照相过程中电场和磁场对探针质子束的偏转作用.对比分析发现,引起探针质子束偏转的主要因素并不是磁场,而是过去研究中常被忽略的电场.主要原因为:Weibel不稳定性的自生磁场往往成管状结构,在使用探针质子束对其进行侧向照相时,磁场的作用会被自身中和并抵消.该认识将有助于深入理解Weibel不稳定性质子照相的实验结果.     

HL-2M中性束负离子试验源磁场位形及引出结构模拟分析

采用CST电磁工作室和粒子工作室软件对负离子试验源的会切磁场、过滤磁场、电子偏转磁场的位形及引出束流的光学进行了模拟计算。通过扫描会切磁体、过滤磁体、电子偏转磁体的表面磁场参数,确定了最佳的磁体结构和运行参数：周边6圈会切磁体,会切磁体表面磁场4kG,过滤磁体表面磁场5.5kG,电子偏转磁体表面磁场2.5kG,引出电压5~20kV,加速电压50~160kV,引出负离子束的光学性能满足NBI注入要求。     

感生电场与动生电场的等效性探究

本文认为在感生电场的情况下,磁场的强弱变化可以引起磁场自身的横向运动,使得线圈中电子相对于磁场发生运动,从而等效为一个动生电场,受到洛伦兹力的作用.借助磁感线模拟磁场的运动方式,得到圆形回路中任意一点与磁场相对运动速度的表达式,进而推得该＂等效动生电场＂中的洛伦兹力.以螺线管为例,验证该方法可以解释感生电场所满足的规律.将感生电场与动生电场的产生原因统一为导体中电子与磁场的相对运动,相应电动势的非静电力统一为洛伦兹力.     

磁聚焦法测量电子荷质比实验中励磁电流测量方法的研究

根据电荷在电场、磁场中的运动特点,分析了磁聚焦法测量电子荷质比的原理;利用磁场叠加原理,从理论角度探讨了测量磁聚焦时励磁电流的方法,并对各种方法进行了比较;从实验角度对实验数据分析处理,指出了误差产生的主要原因之一,得出了测量磁聚焦时励磁电流值的新方法.     

Wiggler磁场聚焦带状电子注

 带状电子注在螺线管磁场作用下传输时,易形成Diocotron不稳定性,导致电子注崩溃。采用Wiggler磁场聚焦带状电子注能防止Diocotron不稳定性。研究了Wiggler磁场聚焦带状注的作用机理,得出带状电子注在Wiggler场作用下的包络方程。结合理论分析,使用3维粒子模拟程序对带状电子注的Diocotron不稳定性和Wiggler磁场抑制不稳定性分别进行了模拟。研究表明:合适的选择磁场大小和周期能有效抑制Diocotron不稳定性,使得设计带状电子注行波管成为可能。     

3 mm圆锥喇叭聚焦天线的理论与仿真

介绍了基于传统光路法的聚焦透镜的设计方法。利用电磁仿真软件计算了透镜置于圆锥喇叭口的3 mm聚焦透镜天线的性能。根据圆锥喇叭最大方向系数及现有文献公式确定喇叭张角,仿真得到天线聚焦性能不够理想。然后仿真了张角12,20,30三种天线聚焦性能,其焦距随张角增大而增大,逐渐接近所设计焦距。从而验证了光路法需电磁波长相对喇叭口径足够小的结论。给出了喇叭张角12,20,30三种天线焦平面上电场分布。喇叭张角30天线焦斑小于2倍波长。     

一道力学习题的注记

1引言 带电粒子在电场或磁场中运动时会发生偏转,通过研究粒子在特定电磁场中的偏转此即质谱仪的工作原理所据.     

辛体系下电磁波导传输波的截止频率和传播常数的求解

从变分原理出发,消去纵向分量,选取横向的电场和磁场组成对偶向量,将麦克斯韦基本方程导向了哈密顿体系,即辛几何的形式.对电磁波导的横截面采用有限元方法进行离散,得到一组线性代数方程组,该方程组可以用于求解波导传输波的截止频率以及传播常数.数值算例验证了本文方法的正确性.该方法为电磁波导的分析计算提供了一种新的研究方法.     

多注行波管周期永磁聚焦系统

 利用自行开发的3维行波管仿真软件研究了五注耦合腔行波管周期永磁聚焦系统,分析了各个电子注通道内的静磁场分布和电子注聚焦性能。讨论了在有无初始横向速度的情况下各电子注的聚焦情况。并对外层电子注通道内的横向磁场的性质和其造成的对电子注聚焦的影响进行了分析,结果表明:该多注周期永磁聚焦系统具有良好的静磁场分布特性与电子注聚焦性能,在结构设计合理时,横向磁场对外层通道内电子注的聚焦影响很小,可以忽略。     

畴反转结构片状集成4×4电光开关的设计与仿真

基于铁电体畴反转结构的电光偏转特性,设计了一种片状集成的4×4电光开关,其由四个结构相同的半抛物和四个抛物形微小偏转器集成构成.通过优化抛物形偏转器结构,给出了电光开关的设计参量,电光开关性能通过光束传播法进行仿真模拟,仿真结果表明该开关切实可行.实际应用中,系统误差可以通过电场调节补偿,使光路准确交换.该片状电光开关的整体尺寸为48 mm×2.2mm×0.5 mm(长×宽×高),最大使用电场约13.73 V/μm,适用于高速交换的光互连系统.     

0.22THz折叠波导行波管电子光学系统设计与实验研究

设计了一套0.22THz折叠波导行波管电子光学系统,详细介绍了电子枪和周期永磁聚焦系统的设计过程,在电子枪电子束束腰与磁系统不匹配情况下,对磁场过渡区进行了优化设计,以此为基础利用磁场仿真软件对磁场进行模拟和优化,并把磁场位形代入电磁仿真软件进行电子束传输仿真,优化后的电子光学系统发射束流10mA,阴极电压15kV,束流通过率96%。通过实验验证,流通管束流通过率93%,高频样管束流通过率94%,与设计相符。高频样管实现连续波运行,功率大于0.4 W,3dB带宽大于12GHz。     

π相位光阑调制的高数值孔径聚焦特性研究

利用半径较大的环形光阑使得聚焦区域产生较强的轴向电场分量,用半径较小的环形光阑结合π相位板在聚焦区域形成轴向电场分布,但电场振动方向与半径较大的环形光阑产生的轴向电场相反,从而使得半径较大的环形光阑在聚焦区域形成的聚焦斑被整形,在一定条件下可大大缩小光场聚焦斑的尺寸。研究结果表明,相比使用单一环形光阑的情况,这种方法可使得光场聚焦斑尺寸缩小40nm以上。     

畴反转结构片状集成4×4电光开关的设计与仿真

基于铁电体畴反转结构的电光偏转特性,设计了一种片状集成的4×4电光开关,其由四个结构相同的半抛物和四个抛物形微小偏转器集成构成.通过优化抛物形偏转器结构,给出了电光开关的设计参量,电光开关性能通过光束传播法进行仿真模拟,仿真结果表明该开关切实可行.实际应用中,系统误差可以通过电场调节补偿,使光路准确交换.该片状电光开关的整体尺寸为48 mm×2.2 mm×0.5 mm(长×宽×高),最大使用电场约13.73 V/μm,适用于高速交换的光互连系统.     

电磁复合聚焦—偏转球面阴极透镜的相对论象差理论

本文应用变分原理研究了电磁复合聚焦-偏转球面阴极透镜的相对论象差理论。在考虑阴极面逸出电子具有一定的初能量和初角度分布,物场和象场弯曲以及阴极面上磁场和横向电场不为零的情况下,导出了任意理想象面上的一级近轴横向象差和包括色球差在内的全部三级几何横向象差,以及各种特殊类型象差系数的明显表达式。本文导出的象差公式不仅普遍适用于宽束和细束阴极透镜,而且普遍适用于相对论或非相对论,阴极和屏为球面或平面时的各种情况。本文以复数描写轨迹,用矩阵表示象差,形式简洁,适合于计算机计算。 关键词：     

聚焦高斯涡旋光束焦区电场和磁场的偏振奇点

以高斯涡旋光束为例,研究了聚焦场中电场和磁场的偏振奇点变化规律.结果表明,高斯涡旋光束经透镜聚焦后,在焦区存在二维和三维电场和磁场的偏振奇点,其位置一般不重合.适当改变与焦面的距离以及光阑截断参数等出现圆偏振奇点的移动、产生和湮没.不同二维和三维电场和磁场圆偏振奇点湮没所对应的各参数临界值不同.在二维电场中,几何焦面上会有V点的产生.     

基于CST的偶极子天线虚拟实验

基于电磁仿真软件CST,设计了偶极子天线虚拟实验,建立了天线仿真模型,给出了仿真结果,不仅解决了实际天线实验设施造价高昂,操作复杂的问题,还可以直观给出天线电流分布、空间电场和磁场分布、辐射方向性图等,为高校电磁场类的物理实验提供一个新的解决方案。     

用Matlab软件仿真磁聚焦实验

从磁聚焦的实验原理出发,使用Matlab软件对电子在磁场中做螺旋线运动进行了 Simulink建模与仿真。通过改变电子的不同发射角,观察到这些电子经过一个螺距后,会重新会聚到焦点。     

电子束实验仪恒流源部分故障及处理

电子束实验仪可以研究带电粒子在横向电场和纵向非均匀电场作用下的运动规律、带电粒子在横向、纵向磁场作用下的运动规律及电子射线的磁聚焦和荷质比的测定等实验．