低磁场S波段相对论返波振荡器的工作特性

为了实现高功率微波发生器的小型化,开展了S波段低磁场相对论返波振荡器工作特性的研究工作。由于S波段返波振荡器频率低,对应的电子回旋共振磁场强度也很低,因此低磁场条件下面临着电子束传输效率低和束波互作用效率低两大问题。为解决上述问题,采取下列措施:通过加大电子束与器件内壁的距离,提高电子束传输效率;采用较深的慢波结构作为提取腔,实现高束波互作用阻抗;提取腔前采用浅深度慢波结构,使提取腔区域的电子速度与微波相速同步。粒子模拟证明,以上措施有效,在引导磁场强度仅为0.17 T、电子束电压435 kV、电流6.5 kA的条件下,该返波管获得功率为670 MW、效率约为25%的输出微波。相对于常规S波段相对论返波振荡器的磁场系统(B=0.8 T),适用于该返波管的0.17 T低强度磁场系统螺线管外半径下降了20%,能耗下降了约93.8%。     

二叔丁基过氧化物分解产物的气相色谱法测定

采用气相色谱法考察了二叔丁基过氧化物分解温度与分解量之间的关系,研究了二叔丁基过氧化物分解产物的组成。实验发现：作为主要热分解产物的峰面积与二叔丁基过氧化物的量之间在２２．９１～１１４．９３μｇ范围内呈线性关系。测定未知浓度的过氧化物试样,有较好的精密度。     

X波段永磁包装相对论返波管研制

设计了一个X波段相对论返波管,通过对器件结构的特殊设计,提高了器件的Q值,同时增大了电子束与慢波结构之间的耦合阻抗,从而实现器件的低磁场运行以便对其进行永磁包装;当引导磁场强度0.46 T、电子束束压750 kV、束流约5.5 kA时,得到频率9.1 GHz、功率1.24 GW的微波输出。根据模拟结果设计加工了一个磁场强度为0.46 T的小型化永磁磁体,该磁体长48 cm,最大外半径15 cm,总重量约116 kg。开展了永磁包装返波管的实验研究,得到以20 Hz的频率运行1 s时功率900 MW、单次运行时功率940 MW的X波段微波输出。     

温度增量对冰水固流转化速率影响的实验研究

通过RPH-80型可程序恒温恒湿试验箱研究了温度增量对圆柱体冰块融化速率的影响。研究结果表明:试验箱的温度在0℃~50℃区间内,随着温度增量的增大,圆柱体冰块的融化速率逐渐加快。通过数据分析,得出了圆柱体冰块的温度增量与融化时间、融化速率都呈多项式函数规律变化。选取温度增量为20℃的冰块融化过程进行ANSYS数值仿真验证,得出:圆柱体冰块棱边部分最先开始融化;随着时间的增长,冰块的侧面比上表面开始融化的时间早,这亦与实际的融化状况相符。     

C波段相对论行波结构放大器设计

根据盘荷加载慢波结构的色散关系,设计了C波段高功率行波结构放大器,器件采用轴向微波功率提取降低输出端的反射,并在隔离段中加入微波吸收体切断放大器中自激振荡的正反馈过程,输出腔采用锥形过渡以降低Q值,减少电子注回流,有效抑制了放大器中自激振荡。在2.5维PIC模拟中得到功率890MW、频率5.64 GHz的微波输出,增益35.6 dB,效率32%。     

S波段四腔强流相对论速调管的设计和实验研究

本文根据四腔强流相对论速调管设计过程中出现的高次模振荡现象,采用电磁场软件模拟,分析了这种振荡的产生原因,给出抑制这种高次模振荡的方法.利用二维和三维模拟软件,研究了谐振腔谐振频率、谐振腔Q值、漂移管长度、特性阻抗等参数的变化对高次模振荡的影响,模拟上验证了高次模振荡抑制方法的有效性,并在输出端模拟获得了功率2.13 GW、效率26%、增益60 dB的输出微波,实现了2D,3D中高次模振荡的有效抑制.最终在实验中获得了功率1.9 GW、效率24%、增益61 dB的输出微波.     

衰减材料对高增益相对论速调管自激振荡的抑制

在高增益相对论速调管放大器中,自激振荡严重影响器件的正常工作并导致脉冲缩短。通过粒子模拟研究了高次模式自激振荡的激励机制,并提出在器件内加入微波衰减材料来抑制该类自激振荡。详细研究了衰减材料的电导率和几何参数与高次模式衰减常数的关系,并开展了微波衰减体的冷测实验。冷测表明微波衰减体对高次模式的衰减达11.25 dB,其性能满足器件实验要求,可以用于高增益相对论速调管的热腔实验。     

过渡金属乙烯齐聚与聚合催化剂研究进展

综述了近年来过渡金属配合物催化乙烯齐聚与聚合的最新进展;介绍了乙烯齐聚或聚合的反应时间、反应温度、乙烯压力、助催化剂用量等反应条件及配体上不同取代基对前过渡金属(铬,锆,钛,钒)和后过渡金属(铁,钴,镍,铜)配合物的催化活性和齐聚或聚合产物的影响;分别以钛和镍配合物催化剂为例,介绍了前过渡金属和后过渡金属催化乙烯齐聚或聚合的机理。     

Mode control in a high-gain relativistic klystron amplifier

Middle cavities between the input and output cavity can be used to decrease the required input RF power for the relativistic klystron amplifier. Meanwhile higher modes, which affect the working mode, are also easy to excite in a device with more middle cavities. In order for the positive feedback process for higher modes to be excited, a special measure is taken to increase the threshold current for such modes. Higher modes＇ excitation will be avoided when the threshold current is significantly larger than the beam current. So a high-gain S-band relativistic klystron amplifier is designed for the beam of current 5 kA and beam voltage 600 kV. Particle in cell simulations show that the gain is 1.6 × 10^5 with the input RF power of 6.8 kW, and that the output RF power reaches 1.1 GW.     

平面磁绝缘线振荡器的作用机理及模拟设计

针对当前高功率微波(HPM)中的热点器件磁绝缘线振荡器(MILO) 频率低、效率低等问题,提出了一种可以沿x方向平面展开的平面MILO。该器件也是一种低阻抗高功率微波器件,通过一个低外加磁场来代替常规MILO中的磁绝缘电流,辅助实现器件的磁绝缘,从而实现器件效率的提高。结合PIC模拟,建立一个外加低磁场的C波段平面MILO,并根据其慢波结构(平面折绉表面)特点给出相应的色散曲线,确定微波器件工作点,利用2.5维全电磁粒子模拟软件对其进行数值模拟,在输入为4.0 GW电功率(工作电压约800 kV)的条件下,模拟得到频率为6.56 GHz的微波输出,通过优化外加磁场,使得模拟微波输出功率达到1.22 GW,功率效率在C波段条件下超过30%。