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。     

全三维110GHz和220GHz同轴腔双注回旋管数值模拟研究

为了打破传统单注回旋管只能产生较低功率的局限性, 本文基于自主研发的PIC粒子模拟软件CHIPIC 对110 GHz和220 GHz同轴腔双注回旋管进行全三维数值模拟研究. 在理论分析同轴双电子注电子枪设计模型和初始参数的基础上通过CHIPIC对其进行优化设计, 得到了具有横纵速度比为1.0, 最大速度零散约为5.4%的高性能电子束; 并将此优化后的双阳极双注电子枪取代传统回旋管数值模拟时采用的回旋 发射进行110 GHz和220 GHz双注回旋管整管的数值模拟, 并采用MPI四进程并行计算, 最终获得了具有双频分别为110 GHz和220 GHz、模式为TE₀₂模、平均输出功率约在70 kW、 效率达到8.75%的高性能双注回旋振荡管. 关键词： 同轴腔双注回旋管 同轴双电子注电子枪 横纵速度比 速度零散     

毫米波回旋速调管磁控注入电子枪模拟计算

介绍了毫米波回旋速调管磁控注入电子枪的结构与特点。电子枪提供的电子束流性能直接影响到回旋速调管的总体参数，为保证整管的效率和输出功率，利用电子枪模拟程序对电子轨迹进行模拟计算，研究了电极形状、磁场分布以及电子轨迹与电子注参量的影响，并为磁控注入电子枪的设计提供了理论依据。     

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。     

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。     

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。     

397 GHz斜注管互作用系统的设计模拟

斜注管是返波振荡器的一种，通过电子注的倾斜，电子距离慢波结构更近，高频场更强，耦合阻抗和互作用效率更高，显著增加输出功率。对带状注斜注管的互作用系统进行了设计，并首次将双排齿慢波结构应用于斜注管。利用电磁模拟软件和3D粒子模拟软件对设计的斜注管的色散曲线和场分布进行了分析，并对其注-波互作用进行了模拟，可以得到大于100 mW的输出功率以及50 GHz的调谐带宽。输出功率在370.5 GHz频点处处达到峰值2.3 W，电子注电压7.0 kV，注电流120 mA，聚焦磁场1.0 T。     

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。     

94GHz基波复合腔回旋管数值模拟

通过对94 GHz基波复合腔回旋管中谐振腔结构、电子注参数以及注-波互作用过程的模拟计算研究,分析了复合腔回旋管的高频结构特性和工作参数优化问题.给出了基波H61 -H62模式对复合腔回旋管的模拟设计结果.数值模拟结果表明:在电子注电压40 kV、电流5A、电子横纵速度比1.3、工作磁场3.6T时,回旋管可获得78 k...     

毫米波行波管电子光学系统的设计

 利用基于虚边界元法的VBGUN程序和基于边界元法的MOM程序，对一折叠波导毫米波行波管的电子光学系统进行了设计。设计过程中使用计算相关性系数的方法调节参数，通过计算敏感性系数以考察加工误差带来的影响。设计过程显示：低导流系数、小束腰、高压缩比的毫米波电子枪的层流性与电极尺寸相关性很大，易受到加工误差的影响；聚束系统的设计难点在于轴上峰值磁感应强度要受到漂移管半径的限制，这一点可以通过提高工作电压和降低电流来平衡，因此它的设计必须与慢波结构的设计同时进行。     

一种新型周期永磁聚焦系统过渡区的设计

 分析了过渡区中电子注调节的基本原理，设计了一种渐变式的过渡区结构，其注腰半径为0.8 mm，周期均匀磁场峰值为0.29 T，周期为4.5 mm，压缩比为22。该结构能够在减小电子枪压缩比的情况下对电子注进行再压缩，得到符合互作用要求的电子注。将采用渐变式过渡区结构的电子注匹配与采用传统方法的电子注匹配进行了比较，模拟结果表明：采用渐变式过渡区结构匹配电子注不仅能有效改善电子注的层流性（波动性为8%），还能够提高电子光学系统的稳定性。根据此方法对Ku波段6 kW行波管的电子光学系统进行了模拟计算，得到了良好的设计结果。     

铁电阴极相对论行波管初步研究

 研究了铁电材料的电子发射特性，根据实验和数值模拟结果给出了铁电发射特性的定性解释，并指出目前的几种铁电发射理论都不足以完备地解释各种实验现象。设计了Pierce型铁电阴极电子枪，实现了束流的二级压缩，其总束流大于100 A。在此基础上，分析和设计了具有盘荷波导慢波结构的相对论行波管，得到了带宽500 MHz，增益约25 dB的X波段行波放大输出。     

HIRFL—CSR电子冷却装置的电子枪设计

 从理论上推导并分析了绝热加速原理，进而应用改进的EGUN程序对HIRFL – CSR冷却装置电子枪进行了模拟设计。给出了电子束的横向温度随电极结构和螺线管纵向磁场的变化情况。计算结果表明：在冷却装置的整个工作能量范围内，可以获得横向温度低于0.1eV的电子束。     

An Iron-Free Magnetron-Injection-Gun for a 28GHz, 200kW Gyroklystron Amplifier

A design study of a double-anode magnetron-injection-gun is performed to incorporate the electron gun into a high power 28GHz gyroklystron amplifier operating at 70kV and 8.2A. The electron gun is designed to be used in a tapered magnetic field in the cathode region produced from an iron-free superconducting magnet. An electron trajectory code predicts a beam axial velocity spread of 5.9% at = 1.5, 70kV, 8.2A and 10.4kG, which is a high quality electron beam suitable for the high gain, high efficiency, five-cavity gyroklystron amplifier. The successful design of the high quality electron gun is attributed to a longer gap between the modulating anode and the grounded anode compared with the case of the first 28GHz electron gun built with an iron enclosed electromagnet.     

双排矩形波导慢波结构W波段行波管

利用CST PIC计算了基于双排矩形波导慢波结构的W波段行波管的注波互作用,在采用10 kV,70 mA的电子注的条件下,在92~97 GHz范围内,输出功率大于35 W,增益大于30 dB,电子效率约为5%。即使在10 kV较低的电压下,双排矩形波导慢波结构的尺寸仍然较大,有利于降低制造难度。提出了一种基于电火花线切割的加工制造工艺,成功制造了双排矩形波导慢波结构部件。在92~97 GHz范围内对所需盒形窗和电子枪进行了计算机模拟,设计、加工了盒形窗和电子枪的相关零件,制造了相关部件。将慢波结构部件和输能窗部件组装起来进行了冷测,驻波比在90~100 GHz范围内小于2.067。     

ELV-8型加速管电子光学性能研究

 ELV-8型加速器的加速管分为变梯度加速管段和等梯度加速管段两部分。阴极为六硼化镧平面阴极。电子束的聚焦采用变梯度场聚焦,使电子束成为层流束。电子枪的平面电极使得阴极发射面前的电场均匀,从而使得加速管的电子光学系统对初始条件不过于敏感,这便于电子枪的替换。     

W波段扩展互作用器件均匀磁聚焦电子光学系统

扩展互作用器件,采用三个线圈和一个磁极实现均匀磁场分布。根据理论计算采用有限元法磁学(FEMM)仿真软件对所求磁场进行了建模分析,依据FEMM计算的磁场结合静电电子枪,采用CST仿真软件对高电流密度、高压缩比的电子注在均匀聚焦磁场的作用下传输进行优化。经过计算得出,在工作电压为17 kV、阴极发射电流密度小于10 A/cm2的条件下,由皮尔斯电子枪发射的电子注在均匀磁场的聚焦作用下传输良好,通过率为100%,得到了导流系数为0.175μP的电子枪,在均匀磁场区形成了高电流密度、高压缩比的电子注,平均电流密度达到343.17 A/cm2,压缩比为32,电子注横纵速度比为7.2%。     

集装箱检测系统用加速器电子枪的特性研究

 研究了固定式海关集装箱检测系统用9MeV电子行波直线加速器电子枪的结构特点和束流特性。该电子枪采用钪酸盐阴极,在灯丝电流为2.4A,阳极引出电压为-40kV的工作条件下,由电子枪发射到加速器入口处的脉冲电流强度为300mA,在加速器出口处,束斑截面小于φ2mm;打靶后,产生的X射线剂量率大于30cGy/(min× m)。电子枪的良好特性及束流强度保证了集装箱检测图像所需的高分辨率的要求。为保证满足更换电子枪时的安装要求,利用EGUN程序模拟计算了电子枪的结构及束流特性,为实际装配和使用提供了参考尺寸和调试参数。