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相似文献
 共查询到20条相似文献,搜索用时 171 毫秒
1.
 在相对论情况下,导出了速调管(klystron)和契伦柯夫(Cherenkov)器件中考虑空间电荷波影响的被调制电子束的谐波电流公式;并且分析了空间电荷波对电子束群聚的影响:在小信号时使群聚减小;在大信号时使群聚增强。  相似文献   

2.
扇形多注强流相对论电子束的产生与传输研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
吴涛  黄华  王淦平  金晓  刘振帮  陈昭福  任屹灏  陈永东  王清源 《物理学报》2012,61(18):184218-184218
多注相对论速调管相对于常规相对论速调管, 每注电子束具有更低的导流系数和更低的空间电荷力, 却具有更高的束波转换效率. 本文基于这方面的需求, 通过三维软件模拟与实验研究了扇形多注强流相对论电子束的产生与传输. 通过建立电子枪的三维模型, 分析了阴极端面静电场的分布及其对电子束产生的影响; 通过粒子模拟获得了发射束流, 然后通过粒子跟踪仿真, 得到了电子束在空心漂移管和多扇形孔漂移管中传输的束斑图, 并对其进行了理论分析与解释. 模拟和实验结果表明, 电子束在空心漂移管传输过程中不仅绕束自身中心旋转, 还绕系统的中心旋转, 通过旋转多扇形孔漂移管实现对中的方法可提高传输效率.  相似文献   

3.
闫春燕  张秋菊  罗牧华 《物理学报》2011,60(3):35202-035202
本文对激光与相对论电子束相互作用产生的阿秒X射线脉冲进行了研究.阿秒X射线脉冲是由于激光被相对论运动的电子束经过汤姆孙后向散射产生的.讨论了等离子体参数对产生的阿秒X射线的影响.发现其波长随着入射激光的频率的增加或电子束的速度增加而减小.选择合适的参数还可以获得"水窗"波段的X射线.还讨论了相对论电子束的密度与其前沿的密度梯度的大小对所产生X射线的转化效率的影响. 关键词: 阿秒X射线脉冲 汤姆孙后向散射 超强激光 相对论电子束  相似文献   

4.
多注相对论速调管放大器可在较高的工作频段实现GW级功率微波产生,在很多领域得到了发展和应用.多注相对论速调管中强流相对论多注电子束相互之间存在空间电磁场的作用,使得多注电子束从二极管引入多注漂移管,以及在多注漂移管中的传输运动受到影响,导致电子束会轰击到管壁上,早期实验中多注电子束的传输通过率较低.本文对功率数GW的强...  相似文献   

5.
对工作于扫描状态下的飞秒电子衍射系统电子束偏转量的计算方法作了理论研究.讨论了超短电子脉冲宽度的测量方法,比较了相对论效应对电子束的偏转量及对电子束脉冲宽度的的影响,并做了相应的数值计算.计算结果显示,在忽略了电场的边缘效应等因素后,电子束轴向速度的相对论修正与否对偏转距离和电子束脉冲宽度的影响分别达到20 mm和65 fs.  相似文献   

6.
对工作于扫描状态下的飞秒电子衍射系统电子束偏转量的计算方法作了理论研究.讨论了超短电子脉冲宽度的测量方法,比较了相对论效应对电子束的偏转量及对电子束脉冲宽度的的影响,并做了相应的数值计算.计算结果显示,在忽略了电场的边缘效应等因素后,电子束轴向速度的相对论修正与否对偏转距离和电子束脉冲宽度的影响分别达到20 mm和65 fs.  相似文献   

7.
胡旻  祝大军  刘盛纲 《物理学报》2005,54(6):2633-2637
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  相似文献   

8.
张泽海*  舒挺  张军  戚祖敏 《物理学报》2013,62(4):40701-040701
通过数值计算及粒子模拟程序, 分析了强流电子束阻抗、电压及电流特性对相对论速调管放大器(relativistic klystron amplifier, RKA)中束流调制、群聚特性的影响, 其中粒子模拟程序中采用 束发射方式以精确控制电子束的阻抗.结果表明, 低阻抗电子束有利于减小群聚距离, 缩短RKA器件的整体长度, 不利于注入微波对电子束的调制, 而高阻抗电子束情况正好相反.在电子束阻抗不变时, 增加电子束加速电压类似于增大电子束阻抗的情况.另外, 用粒子模拟方法确定了不同阻抗电子束对特定输入腔的电子负载电导, 从而可以得到不同阻抗的强流电子束对种子源 功率水平的需求以及对输入腔外观品质因数的要求. 关键词: 相对论速调管放大器 电子束阻抗 群聚距离 输入调制  相似文献   

9.
在时间分辨的模式下, 实验研究了天鹅绒阴极产生的双脉冲相对论强流电子束的束心运动、束包络和束的发射度. 在实验中, 电子束流强度和电子束心运动用电阻环进行测试, 而电子束和石英玻璃的相互作用产生的契仑科夫辐射用来给出电子束包络和发射度信息. 电子束和石英玻璃作用产生的契仑科夫辐射用1台8幅分幅相机记录. 实验结果表明, 天鹅绒阴极产生的相对论强流双脉冲电子束在束流大小、束心运动轨迹、束包络及束发射度等方面具有较好的一致性.  相似文献   

10.
刘静  舒挺  李志强 《物理学报》2010,59(3):1895-1901
通过对层流平衡相对论电子的运动微分方程组进行数值求解,得到正则角动量在pθ=0,pθ=const.和pθ∝r2三种情况下,束流的传输特性.针对pθ=0的相对论实心电子束,利用数值求解得到了与解析方法一致的结果,从而验证了数值方法的合理性;针对无法用解析方法求解的pθ=0环行电子束、pθ=const.和pθ∝r2的情况,利用数值方法得到了束流和空间极限电流关于波导、电子束结构和二极管电压等参数的变化规律及对轴向导引磁场的要求.计算结果表明:当相对论电子束以层流平衡态传输时,环行束较实心束具有更高的空间极限电流和更低的轴向导引磁场,且当阴极发射面与导引磁场的磁场线垂直时,维持电子束层流平衡所需的轴向导引磁场最低;电子束在有限磁场导引下以层流平衡态传输时,空间极限电流明显大于无限大磁场导引下一维近似的情况.利用数值方法对层流平衡相对论电子束进行理论研究,更全面地揭示了电子束在正则角动量满足不同条件时的束流特性,为设计新型结构的高功率微波器件提供理论参考.  相似文献   

11.
采用粒子模拟的方法并考虑电子束与电磁波的相互作用,首次直接得到了速调管输出信号的离子噪声图像,阐述了束电子、二次电子、离子、电磁场之间的相互作用的动力学过程. 指出离子噪声所表现出来的相位波动是由电子束速度的波动引起的,电子束速度的变化来源于管内离子数量的变化,离子的数量的变化又与电子束状态变化相互影响,这是离子噪声产生的根本原因. 二次电子对离子噪声产生过程的影响甚微,但是其行为却反映了离子噪声的形成机理. 离子噪声引发的输出信号幅度波动取决于电子束速度和半径的改变,与离子行为密切相关. 关键词: 离子噪声 速调管 粒子模拟 电子束  相似文献   

12.
In this paper three-dimentional simulations are carried out to the phase velocity of a transverse electric wave which propagates in a relativistic electron beam magnetized by a wiggler field and an axial guide magnetic field. Results show that the phase velocities are quite different from each other as the axial guide magnetic field changes its direction.  相似文献   

13.
A discrete model of a sheet electron beam is developed in a weakly relativistic approximation. A 3D simulation of the sheet electron beam with cyclotron rotation in an axially symmetric static magnetic field under time-periodic conditions of entry is performed. The velocity spread in the beam and the efficiency of converting the energy stored in the beam into DC power depending on the beam perveance are calculated.  相似文献   

14.
The interaction of inhomogeneous relativistic electron beam with inhomogeneous bounded warm plasma, which leads to amplification of waves, is analyzed. It is shown that due to the resonant increase in wave’s field with a decrease in the plasma permittivity to zero, the power absorbed by plasma is finite and depends on the plasma thermal velocity. The relativistic electron beam not only amplifies waves in plasma but also provides efficient absorption of these waves by plasma.  相似文献   

15.
An axial relativistic electron beam passing through a slow wave structure is unstable to an electromagnetic perturbation whose phase velocity equals the velocity of the beam. This phenomenon of Cherenkov emission is the basis of all traveling wave tubes. In this paper an excitation of Cherenkov radiation by a thin annular relativistic electron beam in a plasma-filled dielectric-lined waveguide is analysed by use of the self-consistent linear theory. The effect of the thin annular electron beam on the beam-wave interaction is completely described by a jump condition. The dispersion equation and the simultaneous condition of the beam-wave interaction are derived. Finally, the growth rate of the wave is obtained, and the effect of the background plasma density and the electron beam radius on the growth rate of the wave are presented.This work is supported by National Natural Science Foundation of China.  相似文献   

16.
The free-electron laser (FEL) based on the self-amplified spontaneous emission (SASE) is an effective candidate of the coherent optical sources at wavelengths in ultraviolet and x-rays. It requires a relativistic electron beam with extremely high quality and extremely stable transmission. In this paper we analyze the dynamic behavior of the relativistic electron in that device by calculating the entropy-like quantity. Results show that if there is no adiabatic field of the wiggler, the electron beam may have great fluctuation in velocity space and diverge in configuration space.  相似文献   

17.
江佩洁  李正红  吴洋 《强激光与粒子束》2019,31(3):033001-1-033001-5
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%。  相似文献   

18.
The problem of the electromagnetic plasma radiation near the electron plasma frequency ?pe is studied in the absence of an external magnetic field. Maxwell's equations together with the fluid equations, which include thermal effects, are solved for an infinite geometry as well as for a finite geometry, and the problem of the eigenmodes at a plasma frequency ? ?pe is studied. The excitation of these modes by a small density relativistic beam is discussed. It is shown that the presence of a small density beam with finite ?o/c (where ?o is the beam velocity and c the velocity of light in a vacuum) in a plasma of finite thermal velocity, can couple linearly the plasma oscillations excited by the beam with the electromagnetic plasma mode at ?pe. It is also shown that surface waves at a frequency ? ?pe can be excited by the beam.  相似文献   

19.
The large signal operating equations are described by charge plate model in traveling wave tube (TWT). The large signal nonlinear equations have been solved by calculating inductive current of electron beam, circuit voltage exited by electron beam, beam velocity and phase affected by circuit field. The calculating results are given for Ka-band TWT in the paper.  相似文献   

20.
The amplification mechanism of the ion-channel laser (ICL) in the low-gain regime is studied. In this concept, a relativistic electron beam is injected into a plasma whose density is comparable to or lower than the beam's density. The head of the electron beam pushes out the plasma electrons, leaving an ion channel. The ion-focusing force causes the electrons to oscillate (betatron oscillations) about the axis and plays a role similar to the magnetic field in a cyclotron autoresonance maser (CARM). Radiation can be produced with wave frequencies from microwaves to X-rays depending on the beam energy and plasma density: ω~2γ3/2ωpe, where γ is the Lorentz factor of the beam and ωpe is the plasma frequency. Transverse (relativistic) bunching and axial (conventional) bunching are the amplification mechanisms in ICLs; only the latter effect operates in free-electron lasers. The competition of these two bunching mechanisms depends on beam velocity ν0z; their dependences on ν0z cancel for the cyclotron autoresonance masers. A linear theory is developed to study the physical mechanisms, and a PIC (particle-in-cell) simulation code is used to verify the theory. The mechanism is examined as a possible explanation for experimentally observed millimeter radiation from relativistic electron beams interacting with plasmas  相似文献   

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