微波管电子枪三维粒子模拟研究

分析了以往电子光学模型进行电子枪模拟工作过程及存在的缺陷,指出粒子模拟方法能够全面考虑空间电荷限制和温度限制、阴极热初速、电子注非层流性等因素,研究电子注的瞬态和噪声特性,是一种更准确的电子枪模拟方法。以某电子枪为例,运用Mafia PIC模块进行了模拟计算,与实验结果对比表明Mafia粒子模拟具有相当精度,可用于指导微波管电子枪工程设计。     

微波电子枪外回路耦合度计算与实验研究

在热阴极微波电子枪的研制中, 为设计微波腔链与波导的耦合孔, 应用Derun Li等提出的``能量方法'进行模拟计算. 使用MAFIA计算微波电子枪第3腔与外回路馈电波导之间的耦合度, 从而设计连接波导与腔链的耦合孔, 使两者之间的耦合度满足需要. 该方法的计算结果与实验测量值的差别在10%—30%之间,满足 实际加工要求. 说明其对于驻波加速腔链与外回路耦合的设计计算是相当有效的.     

回旋管单阳极电子枪计算机辅助设计

 根据回旋管对电子枪的要求，采用综合法和分析法设计了该单阳极磁控注入电子枪。编制了一套大型的计算程序，利用计算机辅助设计，给出了电极形状、电子轨迹与电子注参量。计算表明，这种电子枪具有速度零散小、层流性较好、体积小等特点。该枪已用于制管实验中。由热测实验表明，它具有明显的优点，并获得了127kW的峰值功率和超过10%的效率。     

冷阴极微波电子枪初步研究北大核心CSCD

基于场发射的冷阴极微波电子枪兼具光阴极微波电子枪和热阴极微波电子枪的优点,可望提供低发射度、低能散以及较高流强的电子束,应用于自由电子激光等领域。介绍了这种电子枪的特点,以及在中国工程物理研究院应用电子学研究所的研究进展。场发射通常要求非常高的电场强度,通过对金刚石薄膜进行掺杂,可以降低其有效功函数,从而在相对低的场强下获得足够高的发射电流。结合场发射的特点,从腔型、反轰、加速效率以及束流孔径等方面对冷阴极微波电子枪进行了设计,并给出了初步的设计结果。利用粒子模拟程序对该电子枪的场发射情况进行了模拟,结果表明有望获得发射度很低的电子束团。     

电子枪与像管等真空电子束器件的辅助设计

本文应用差分迭代的数值方法和热电子发射的统计理论,编写了一个用于设计计算电子枪、静电透镜和各类像管的通用软件包,并能用CAD绘出各种图表。文中给出一些实例,其计算结果均与实测或资料给出的相符。文中还提出了最佳统计像曲的概念,以及等位线的追迹和电子束管中有关离子轨迹的追迹方法等。     

BEPC实验电子枪系统的研究

E5-4实验电子枪系统是BEPC电子枪系统的改进版本，文中首先对其进行了理论分析，并介绍了利用Y796阴栅组件和新的电源及Pulser系统进行测试的结果，分析了各个参数对束流的影响，给出了电子枪流强与直流高压、pulser 电压、栅偏压、阴极参数等的关系曲线，对BEPCII电子枪系统的研制和调试起到了重要的指导作用.     

全三维35 GHz双阳极磁控注入式电子枪数值模拟研究

基于trade-off平衡方程组得到35GHz双阳极磁控注入式电子枪的初始参数,通过编程对其主要参数进行优化设计,并经由自主研发的PIC粒子模拟软件CHIPIC中的电子枪计算模块对其进行全三维的数值模拟研究,最终获得了具有横纵速度比为1.5,最大速度零散约为5.4%的高性能电子枪,能够很好地满足35GHz-100kW回旋振荡管对电子束的要求。     

全三维35 GHz双阳极磁控注入式电子枪数值模拟研究

基于trade-off平衡方程组得到35 GHz双阳极磁控注入式电子枪的初始参数,通过编程对其主要参数进行优化设计,并经由自主研发的PIC粒子模拟软件CHIPIC中的电子枪计算模块对其进行全三维的数值模拟研究,最终获得了具有横纵速度比为1.5,最大速度零散约为5.4%的高性能电子枪,能够很好地满足35 GHz-100 kW回旋振荡管对电子束的要求。     

用5种不同的电子光学软件对微波管电子枪进行模拟计算

 对TWTCAD微机版、工作站版本、EGUN，CAMEO以及Orprogr电子光学软件背景和特点作了一个简单介绍，并利用其模拟计算了11支不同结构的电子枪。将计算得到的导流系数、射程和注腰半径与实验数据列表对比，结果表明：不同电子光学软件计算不同类型电子枪其计算精度也不一样。在导流系数方面，EGUN和Orprogr的计算精度较高，绝对平均误差分别为7.18%和7.4%；在射程方面，TWTCAD的计算精度最高，绝对平均误差为5.69%；在注腰半径方面，Orprogr与实验值偏差较大，绝对平均误差为47.43%，而工作站版本的计算精度最高，绝对误差仅为2.29%。     

用5种不同的电子光学软件对微波管电子枪进行模拟计算

对TWTCAD微机版、工作站版本、EGUN,CAMEO以及Orprogr电子光学软件背景和特点作了一个简单介绍,并利用其模拟计算了11支不同结构的电子枪。将计算得到的导流系数、射程和注腰半径与实验数据列表对比,结果表明：不同电子光学软件计算不同类型电子枪其计算精度也不一样。在导流系数方面,EGUN和Orprogr的计算精度较高,绝对平均误差分别为7.18%和7.4%;在射程方面,TWTCAD的计算精度最高,绝对平均误差为5.69%;在注腰半径方面,Orprogr与实验值偏差较大,绝对平均误差为47.43%,而工作站版本的计算精度最高,绝对误差仅为2.29%。     

强流电子枪电子光学性能的研究

 利用SLAC-226程序对一种工业用大功率电子加速器(450kW)的电子枪光学系统性能进行了研究。计算程序以带电粒子的洛伦兹力运动方程的相对论形式为基础，在充分考虑了空间电荷效应和电子自身产生磁场的情况下编写而成。在该程序中，网格的划分采用正方形网格；解泊松方程采用半迭代切比雪夫法；解轨迹方程采用四阶龙格 库塔法。经过对轴上电位的优化计算，得到了轴上电场的分布，电子轨迹以及阳极孔处的径迹斜率等结果，并且对外加电场与空间电荷场对束流的聚焦作用作了比较分析。计算发现，电子初始角和初始能量（对束流的）聚焦性能影响很小，二极管间距 d=58.5mm时对束流聚焦最有利。     

微通道板(MCP)电子清刷用电子枪的设计

为了满足Φ30mm MCP大束流短时间电子清刷新工艺要求，以轴向电子枪工作原理为基础，利用静电场对电子的作用理论，分析了电子的运动轨迹，并对电子的偏转进行了计算。根据计算结果，设计了电子枪的基本结构，确定了电子枪的各种参数：灯丝材料为Φ0.05mm的钨（75%）铼（25%）合金丝；灯丝形状为“∨”字型；电子枪外径为Φ35mm，高度为20mm，最大加热功率为12.6W时，电子发射电流密度达到1.26×10-5A/cm2。用该电子枪对4块性能相近的Φ30mm MCP电子清刷4h后，MCP的增益值达到500±50。这表明：用新电子枪可以代替原RUS-A型电子枪。     

行波管电子枪数值模拟设计的判定

 提出了采用数值软件模拟法进行行波管电子枪设计时对电子注质量好坏的判断准则：电子枪应具有更好的阴极表面电子发射密度均匀性、电子注层流性、注腰位置附近电子注径向密度分布均匀性及某百分比电子注包络曲线的光滑性等。利用编写的软件对某行波管电子枪进行数值模拟设计时,不断调整电子枪的结构,应用以上设计准则,通过对电子注质量进行判定和比较,得到了相对更符合设计要求的电子枪结构。     

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。     

加速器电子枪控制器的设计及其远程光纤通讯的实现

 介绍了合肥国家同步辐射实验室200 MeV电子直线加速器新型脉冲电子枪控制器的工作原理，以及I²C总线和嵌入式微控制器在电子枪控制器中的应用，详细分析了加热灯丝的数控电流源、引出电子束的数控电压源和脉冲电压源等模块的硬件实现，并给出了光纤通讯和后端微机控制软件的设计过程。该电子枪已成功应用于加速器的实际运行中，性能稳定，工作可靠，完全替代了以前的机械控制方式。     

120 MW束流功率速调管电子枪设计

 速调管电子枪是速调管重要部件之一,它为速调管高频腔提供直流电子注。对国产50 MW速调管电子枪束流光学系统进行了模拟分析,并对电子枪陶瓷筒进行了重新设计和优化。为了在国产30 MW速调管的基础上设计50 MW速调管,采用进口钡钨电子枪阴极来减小蒸发和抑制打火,将电子注电压提高到320 kV,电流和导流系数分别为346 A和1.91 μp,以满足速调管功率提高的需要。设计出低电场强度（22.1 kV/mm）电子枪新结构,即在不影响电子枪内部束流稳定的前提下,将陶瓷筒设计成靠近阴极端半径较大而远离阴极端半径较小的形状,以避免高功率运行致使陶瓷筒的损坏。     

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。