电子束驱动的回旋激射不稳定性

对弱相对论性电子束驱动的回旋激射(maser)不稳定性的一般理论作了详细讨论.对在获得增长率实用表达式过程中若干解析表达式的推导与细节做了仔细的补充讨论和说明，还增加了增长率的近似表达式，并由此得到了回旋激射不稳定性主要特征的解析分析以及与精确计算的比较，使整个理论有一个完整的描述.侧重解析讨论，也提供了部分一般性的数值计算结果. 关键词： 回旋激射不稳定性 弱相对论性电子束 增长率     

损失锥-束流分布电子驱动的回旋激射不稳定性

在Chen等理论模型的基础上，对损失锥-束流分布电子激发的回旋激射不稳定性的主要特征 进行了深入研究，这种电子分布在太阳色球附近的磁重联过程中可能形成，它兼有束流和损 失锥的特性.结果表明，它不仅可以像束流分布和损失锥分布那样在适当的等离子体频率和 回旋频率的比值范围内激发X模和O模的基频和谐频不稳定性，兼有两种分布的激发特性，而 且具有更强的增长率.这一方面丰富了此类等离子体不稳定性的基本内容，而且预期在天体 射电发射机理的研究中也将得到广泛的应用. 关键词： 回旋激射不稳定性 弱相对论性 损失锥-束流分布电子 增长率     

电子回旋激射不稳定性与磁化中子星的线发射

结合典型的磁化中子星HerX-1的硬X谱线,对相对论情形的电子回旋激射不稳定性作了进一步研究。计算了FX模的频率随传播方向的变化,FX模的增长率随波矢k的变化,中子星的引力和非热电子的平均动能对不稳定性增长率的影响,并对所得结果作了分析讨论。     

托卡马克等离子体逃逸放电中的驰豫振荡与电子回旋激射不稳定性

我们研究了托卡马克等离子体进制电子引起的电子回旋激射不稳定性发生的条件，发现由反常多普勒效应及切伦科夫效应确定的准稳态速度分布又会激发电子回旋激射不稳定性，且其对本底电子回旋辐射的放大频段低于回旋频率，这与ＨＬ－１实验观察一致。     

一种同步回旋激射不稳定性对电磁波的直接放大

本文讨论了一种同步回旋激射不稳定性对电磁波的直接放大,它基于少量在速度空间具有空心分布的中等相对论性高能电子束与本底等离子体中本征电磁模的共振相互作用。主要关心的是的参数区域(ω_e为电子等离子体频率,Ω_e为电子回旋频率)。计算表明,若电子束的单能性很高,则不稳定性增长率比同样参数下由动力效应计算得出的增长率高若干个数量级,且最大增长率处在2ω_e附近。     

100 keV回旋电子束参数测量

 利用电子束轰击快响应荧光屏获得电子束横截面图像的方法,对100 keV大回旋轨道空心电子束(Cusp电子束)在横截面上的束轮廓及电荷密度分布进行了测量,计算出回旋电子束半径、螺旋角等参数,并与相同条件下的计算机数值模拟结果进行了对比和分析。测量结果表明初始磁场强度从0.003 5 T增加到0008 2 T时,电子束的拉莫半径从3.2 mm增加到3.9 mm,螺旋角从0.7增加到1.0,满足使用此电子束的回旋行波放大器的调试需求。     

100 keV回旋电子束参数测量

利用电子束轰击快响应荧光屏获得电子束横截面图像的方法,对100 keV大回旋轨道空心电子束(Cusp电子束)在横截面上的束轮廓及电荷密度分布进行了测量,计算出回旋电子束半径、螺旋角等参数,并与相同条件下的计算机数值模拟结果进行了对比和分析。测量结果表明初始磁场强度从0.003 5 T增加到0008 2 T时,电子束的拉莫半径从3.2 mm增加到3.9 mm,螺旋角从0.7增加到1.0,满足使用此电子束的回旋行波放大器的调试需求。     

回旋电子束横纵速度比测试技术

通过对回旋电子束形成的电位和电场分布,推导出电子束横纵速度比测量的计算式。提出将电子束作传输线内导体等效,采用陶瓷电容分压器来测量速度比的方法。介绍了该测量装置的设计和加工工艺,及陶瓷电容分压器的标定方法和结果分析,并介绍了初步的原理性实验结果。该测试方法装置简单,测试电子束横纵速度比时不会破坏电子束的特性,能够做到在回旋管运行时在线测量,实时监测电子束质量。     

回旋电子束横纵速度比测试技术

摘要:通过对回旋电子束形成的电位和电场分布,推导出电子束横纵速度比测量的计算式.提出将电子束作传输线内导体等效,采用陶瓷电容分压器来测量速度比的方法.介绍了该测量装置的设计和加工工艺,及陶瓷电容分压器的标定方法和结果分析,并介绍了初步的原理性实验结果.该测试方法装置简单,测试电子束横纵速度比时不会破坏电子束的特性,能够...     

微波电子回旋共振等离子体阴极电子束的实验研究

介绍了实验室研制的微波电子回旋共振(ECR)等离子体阴极电子束系统及初步研究结果，该系统包括微波ECR 等离子体源、电子束引出极、聚焦线圈等。通过测量水冷靶电流和靶上的束斑尺寸，实验研究了微波ECR 等离子体阴极电子束的流强、聚束性能等随电子束系统工作条件的变化。结果表明：微波输入功率越高、引出电压越高，引出电子束流强越大；工作气压对电子束流强的影响较复杂，随气压增加呈现出先降低后升高的特点；在7×10⁻⁴Pa 的极低气压下电子束流强可达75mA，引出电压9kV；能量利用率可达0.6；调整聚焦线圈的驱动电流，电子束的束斑直径从20mm 减小到13mm，电子束流强未有明显变化。     

强流电子束碰撞电离背景气体研究

利用数值计算与粒子模拟两种方法,结合实际的实验数据,对高功率微波二极管中相对论电子束与背景气体相互作用碰撞产生的等离子体密度进行了研究.研究结果表明：碰撞产生的等离子体密度数值计算结果与粒子模拟结果基本一致,背景气压在0.01 Pa—0.05 Pa时,碰撞产生的等离子体密度在4—12×10⁹cm^-3,即便在考虑电子离子复合的情况下,数值计算结果与粒子模拟结果依然符合得很好.另外,粒子模拟结果表明：随着气压的增加,等离子体密度呈现先增大再减小然后又逐渐增大的过程, 关键词： 相对论电子束 等离子体 数值计算 粒子模拟     

Wave growth rate in a cylindrical metal waveguide with ion-channel guiding of a relativistic electron beam

This paper addresses the formulae and numerical issues related to the possibility that fast wave may be grown when a relativistic electron beam through an ion channel in a cylindrical metal waveguide.To derive the dispersion equations of the beam-wave interaction,it solves relativistic Lorentz equation and Maxwell’s equations for appropriate boundary conditions.It has been found in this waveguide structure that the TM 0m modes are the rational operating modes of coupling between the electromagnetic modes and the betatron modes.The interaction of the dispersion curves of the electromagnetic TM 0m modes and the upper betatron modes is studied.The growth rates of the wave are obtained,and the effects of the beam radius,the beam energy,the plasma frequency,and the beam plasma frequency on the wave growth rate are numerically calculated and discussed.     

THz回旋自谐振脉塞多模束波互作用非线性模拟

为了有效分析模式竞争,建立了回旋自谐振脉塞（CARM）多模束波互作用自洽非线性理论模型,并具体模拟研究了工作模式为TM51、频率为0.35 THz的高阶横磁模CARM中大轨道相对论电子束与多电磁模式的互作用过程。模拟结果表明：与回旋管不同,THz频段CARM可以有效工作于高阶TM模式,且具有较高的输出功率和增益;通过对工作参数的优化,可使工作模式的功率增长具有绝对优势,而竞争模式得到有效抑制;高阶TM模式THz频段CARM的性能对工作参数的变化十分敏感,在参数设计过程中必须对其进行多模束波互作用模拟分析。     

THz回旋自谐振脉塞多模束波互作用非线性模拟

为了有效分析模式竞争,建立了回旋自谐振脉塞（CARM）多模束波互作用自洽非线性理论模型,并具体模拟研究了工作模式为TM51、频率为0.35 THz的高阶横磁模CARM中大轨道相对论电子束与多电磁模式的互作用过程。模拟结果表明:与回旋管不同,THz频段CARM可以有效工作于高阶TM模式,且具有较高的输出功率和增益;通过对工作参数的优化,可使工作模式的功率增长具有绝对优势,而竞争模式得到有效抑制;高阶TM模式THz频段CARM的性能对工作参数的变化十分敏感,在参数设计过程中必须对其进行多模束波互作用模拟分析。     

强流相对论电子束双腔纵向自调制研究

当强流相对论电子束在类双腔速调管系统中传输时，会发生自调制现象. 利用这一现象可以 在无微波注入的情况下得到较好的微波输出，这是一种由强流相对论效应引起的自激振荡. 利用这一原理有可能研制出一类新型的微波器件. 对强流相对论电子束在这种物理机制作用 下发生起振的条件及传输机理进行了理论分析，并进行了数值模拟. 优化结果显示，利用4k A, 500kV的强流相对论电子束，可得到099GHz，800MW的微波输出，效率约40％. 关键词： 强流相对论电子束 自调制 反馈机制 数值模拟     

Saturation of cyclotron maser instability driven by an electron loss-cone distribution

The resoinance diffusion of electrons in velocity space caused by the excited EM wave fields is considered to be the dominant saturation process of cyclotron maser instability that is driven by an electron loss-cone distribution. An upper-bound of the saturation level is derived analytically. Since the resulting saturation level is low the resonance diffusion is indeed responsible for the saturation of the cyclotron maser instability.     

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     

有限引导磁场下相对论环形电子注色散特性的研究

采用等效媒质处理方法来研究有限引导磁场下沿纵向运动的相对论环形电子注.首先建立运动坐标系以电子注纵向速度匀速运动,在运动坐标系中电子注可以被考虑成静止的磁化等离子体,再通过四维空间的洛伦兹变换得到电子注在静止的实验室坐标系下可以被等效为双各向异性媒质,其不仅具有张量形式的电导率和磁导率,还具有手征特性.在此基础上同时考虑了由于电子注表面波动所引起的表面电流密度.采用该方法研究了有限引导磁场下圆柱波导中沿纵向运动的相对论环形电子注,推导出该模型的色散方程,并进行了数值计算.计算结果表明该研究方法能够得到更准 关键词： 相对论环形电子注 磁化等离子体 色散特性