圆波导契伦柯夫自由电子激光的单粒子理论

用单粒子理论研究了契伦柯夫自由电子激光的基本性质,给出了空心束圆柱衬介质波导契伦柯夫自由电子激光调谐特性,导出了增长率表达式,计算了克服谐振腔损失所需阈值电流和相互作用效率,讨论了束与介质间间隙的影响,并对空心束与实心束进行了比较,最后讨论了电子束品质对契伦柯夫自由电子激光的影响。     

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。     

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。     

自由电子激光辐射频谱测量

文章描述了在环形电子束和实心电子束自由电子激光(FEL)研究中,测量辐射频谱使用的两种方法——波导色散线和带通滤波器谱仪。介绍了测量系统的组成和特点,给出了测量结果:环形束FEL试验。辐射频率在27—38GHz内可调:实心束FEL试验,辐射频谱带宽～1.2GHz。     

具有等离子体背景的电磁泵浦自由电子激光

用流体理论研究了等离子体背景对电磁泵浦自由电子激光的影响,得到了激光的色散关系式,求出了不稳定性增长率的表达式.结果表明,等离子体背景的存在能够明显提高激光的增长率,从而说明在电磁泵浦自由电子激光器中加入等离子体背景具有现实意义. 关键词：     

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。     

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。     

The Cerenkov Maser at Millimeter Wavelengths

The dispersion relation for the transverse magnetic modes (TMon,) of a partially filled, dielectric-lined, cylindrical waveguide driven by a cold relativistic electron beam is derived. The effect of a gap between the electron beam and the dielectric liner is included. The dispersion relation is then used to calculate the growth rate for the Cerenkov instability in the collective tenuous beam limit. Expressions are developed for the minimum current necessary for oscillation threshold and for the power output of the Cerenkov maser in the collective regime.     

A frequency-locked, high power, X-band dielectric Cerenkovmaser

A high-power frequency-locked dielectric Cerenkov maser oscillator is presented. The device consists of an annular electron beam traveling down a dielectric-lined waveguide (wall radius 1.74 cm, liner thickness 2-3 mm, linear ∈=10). A 100 kW input signal is injected into the drift tube between the diode and liner, through a rectangular TE₁₀ to cylindrical TM₀₁ mode converter. When operated with a beam current of 500 A and a total output power of 13 MW, the device displays no RF quenching through the full width of the 100 ns beam pulse. Two higher current cases with power as high as 280 MW but severe RF quenching are presented. The results are compared with linear theory, and quenching mechanisms are discussed     

High-frequency emissions during the propagation of an electron beamin high-density plasma

A relativistic annular electron beam passing through a high-density plasma excites Langmuir waves via Cerenkov interaction. The Langmuir waves are backscattered off ions via nonlinear ion Landau damping. At moderately high amplitudes these waves are parametrically up-converted by the beam into high-frequency electromagnetic radiation, as observed in some recent experiments. A nonlocal theory of this process is developed in a cylindrical geometry. It is seen that the growth rate of the Langmuir wave scales as one-third the power of beam density. The growth rate of parametric instability scales as one-fourth the power of beam density and the square root of beam thickness     

相对论返波管振荡器齿状阴极

研究了一种齿状阴极的电子束产生传输过程以及对相对论返波管振荡器产生高功率微波的影响。基于SINUS881加速器,利用束流轰击金属靶观测齿状阴极产生电子束在不同轴向位置上的角向分布,并开展了基于环形阴极和齿状阴极的X波段相对论返波管振荡器的实验研究。对不同齿数及尺寸对电子束流特性、器件输出微波功率和脉冲宽度的影响进行了分析。实验结果表明:当阴极的齿数增加到一定数量时,电子束的横向运动使得电子束在径向逐渐趋于分布均匀;与均匀环形阴极的打靶结果近似,此时,电子束对于相对论返波管振荡器产生微波的功率和脉宽影响不大。     

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.     

强流相对论环形电子束自调制振荡研究

 主要研究了强流相对论环形电子束在等位谐振腔内的非线性自调制振荡，用小信号理论分析了电子起振的条件，得出了电子起振的扰动频率。基于该理论分析，又提出了一种不外加磁场的新型高功率微波器件，该器件主要由一个圆柱谐振腔和一个同轴波导输出腔构成。用2.5维MAGIC粒子模拟软件对该非线性过程进行数值模拟，分析了输入电压、电流对输出微波功率的影响。模拟结果表明这种结构中确实存在非线性不稳定性，自调制的扰动频率则由电子束的初始能量、电荷密度和电子束的半径以及谐振腔的空间结构给定。利用谐振腔长为4.7 cm、二极管电压为2.8 MV、电流为20 kA的电子束，可以得到频率为4.29 GHz、功率为6 GW的微波输出，束-波转换效率约为11%。