非线性反馈控制强流加速器中的束晕—混沌现象

 基于Poincare-Lyapunov定理, 应用定性分析,提出用非线性反馈法实现对束晕-混沌的控制。矩阵传输理论研究已发现：质子束的空间电荷效应导致质子束径向发散及束晕现象。因此, 构造一类正弦等形式的非线性反馈函数去抵消质子束空间电荷非线性效应。PIC数值模拟结果证实该方法的可行性,为实验提供一定理论依据。     

磁绝缘线振荡器中空间电荷的辐射

 研究了磁绝缘线振荡器中空间电荷的辐射。结果包括：导出了线性区的增益公式，所得到的增益函数相对于同步失配是对称的；导出了饱和区的辐射场公式，这个公式表明，饱和辐射功率近似地与谐波电流的平方成正比。这些理论结果部分地由数值模拟证实。     

变像管相机中空间电荷效应的统计动力学分析

从Boltzmann积分微分方程出发推出了保守势场中电子数密度按势能的分布规律,即Boltzmann统计分布。以此为基础,从统计动力学的角度详细分析了变像管相机中超短电子脉冲内部的空间电荷效应,通过求解Poisson方程得出了表征空间电荷效应的两个特征参量:空间电荷密度分布函数和速度分布函数,并对其按电位的动态变化规律进行了定性讨论。结果表明,限制变像管中的低电位区域和其中光电子脉冲从高电位向低电位传输的区域都将有助于优化整个变像管的性能。同时也重新讨论了光电阴极附近强加速场对光电子脉冲时间弥散的抑制作用,最终确定了其物理机制为不等位区间中电子脉冲空间分布的高度集中性。     

有限尺寸宏粒子空间电荷场研究

 用格林函数理论导出了圆柱对称系统中有限尺寸宏粒子一维和二维空间电荷场权函数的表达式，比较了有限尺寸宏粒子空间电荷场权函数与圆盘或圆环模型空间电荷场权函数的差别，得到了与圆盘或圆环模型空间电荷场权函数[1]不同的、更合理的计算结果。并用这两种空间电荷场权函数模拟了螺旋线行波管中的注波互作用过程，得到了其输出功率曲线，表明了用有限尺寸宏粒子计算的互作用输出功率比圆盘或圆环模型计算的输出功率饱和位置提前，饱和值增加。     

变像管相机中空间电荷效应的统计动力学分析

 从Boltzmann积分微分方程出发推出了保守势场中电子数密度按势能的分布规律,即Boltzmann统计分布。以此为基础,从统计动力学的角度详细分析了变像管相机中超短电子脉冲内部的空间电荷效应,通过求解Poisson方程得出了表征空间电荷效应的两个特征参量：空间电荷密度分布函数和速度分布函数,并对其按电位的动态变化规律进行了定性讨论。结果表明,限制变像管中的低电位区域和其中光电子脉冲从高电位向低电位传输的区域都将有助于优化整个变像管的性能。同时也重新讨论了光电阴极附近强加速场对光电子脉冲时间弥散的抑制作用,最终确定了其物理机制为不等位区间中电子脉冲空间分布的高度集中性。     

固体介质中空间电荷分布的测量方法

驻极体已经得到广泛的应用,为了提高介质的电荷存贮能力和改善其稳定性,测量驻极体内空间电荷的分布是极为重要的. 正确设计高压直流电气设备的绝缘结构,必须研究在强电场作用下,绝缘材料的空间电荷效应,因此测量固体介质中的空间电荷分布是非常重要的.对于聚合物所特有的树枝化击穿,现已探明空间电荷起着很大的作用,因此也必须了解聚合物介质中的空间电荷分布状况. 但是,对固体介质中空间电荷分布的测量是一个相当困难的问题,至今仍没有完善的解决方法.早期采用的切片法,迄今已有近半个世纪的历史.近年来,这方面的研究在国际上仍是一个活跃…     

直线加速器中的非线性空间电荷效应和发射度增长

直线加速器中束团的非线性空间电荷效应是引起发射度增长的重要原因之一.根据计算在屏蔽筒中非均匀分布京团的空间电荷效应的普遍方法,推导了直线加速器圆波导中几种非均匀分布束团的非线性场能公式,并给出数值计算结果.讨论了由非线性所引起发射度增长.     

静电旋行聚束系统中电子运动的分析

本文从基本概念出发,对于电子在静电旋行聚束系统中的运动情况加以分析。第一部分讨论不考虑空间电荷效应时的情况,第二部分讨论考虑空间电荷效应时的情况。文中指出,通过等效聚束电压的概念,可以把两种情况统一起来。对于考虑空间电荷效应时电子运动的稳定情况进行了讨论。在两种情况下电子进入系统时的初始条件对系统工作的影响在文中都作了较详细的讨论。在附录中研究了保证系统完全平衡所要求的空间电荷分布。证明:在完全平衡的条件下,系统总是稳定的。最后,将完全平衡条件下的情况与前面假定空间电荷分布为常数下的情况进行了比较。     

同心球之间空间电荷限制电流的简单理论

在高功率微波二极管的设计中,空间电荷限制电流因其与二极管的特性及虚阴极形成关系密切而显得十分重要,虽然Langmuir和Blodgett给出的数值解十分有用,但是在实际的应用中一个简单的函数表达式还是更为方便,同时也可以避免当R_c/R_a很大时带来的级数发散问题.第一性原理已经应用在平行板和共轴圆柱之间二维空间电荷限制电流的推导,它的可靠性也已经得到了大量的验证.本文利用第一性原理推导出了同心球二极管空间电荷限制电流的解析表达式,其中的 关键词： 第一性原理 同心球二极管 空间电荷限制电流     

束流包络函数方程及其近似解

本文给出了普遍的规一化束流包络函数方程,这种方程可以用来描述加速系统和传输系统中相对论束流及非相对论束流的包络和发射度形状的变化。文中阐述了在考虑加速过程和束流空间电荷效应的情况下,这些包络函数方程的近似求解方法,导出了近似解的表达式。     

直线加速器中的非线性空间电荷效应和发射度增长

直线加速器中束团的非线性空间电荷效应是引起发射度增长的重要原因之一．根据计算在屏蔽筒中非均匀分布京团的空间电荷效应的普遍方法，推导了直线加速器圆波导中几种非均匀分布束团的非线性场能公式，并给出数值计算结果．讨论了由非线性所引起发射度增长．     

永久磁铁周期性聚焦电子束

在余弦式及非余弦式周期磁场下描写电子轨迹的傍轴方程曾用微扰法求解,得到了一些最佳聚焦条件。在推导中考虑了空间电荷效应及阴极被部分屏蔽的情况,当电子束在周期场中波动比较大时这些结果也能应用。另外用变振幅的方法研究了电子束在周期磁场内的稳定性问题,得到了一些包含有空间电荷密度及阴极屏蔽程度在内的稳定性条件。并绘出图线表示禁区位置因各种不同空间电荷密度及阴极屏蔽程度而改变的情况,知道虽然在用全屏蔽的电子枪情况下,正如过去一些著者所指出的,禁区位置不因空间电荷密度的大小而改变,但在阴极被部分屏蔽的情况下,空间电荷     

空间电荷效应对热场致发射中诺廷汉效应的影响

热场致发射阴极所产生的强流电子束具有很强的空间电荷效应,为研究该效应对热场致发射过程中诺廷汉（Nottingham）效应的影响机理,在理论分析的基础上,用数值方法研究了不同逸出功和多个外加电场条件下考虑空间电荷效应对诺廷汉效应结果的影响,并与不考虑空间电荷效应时的情形进行了对比. 结果表明：空间电荷效应的强弱会显著影响到阴极表面的稳态电场,进而对诺廷汉效应产生不可忽略的影响;当逸出功在3.0–4.52 eV、外加电场在3×10⁹–9×10⁹ V/m范围内时,考虑空间电荷效应的影响后,热场致发射电子所带走的平均能量较不考虑空间电荷效应时增加0–2.5 eV,且温度越高或外加电场越大时,该增加值越大;考虑空间电荷效应对诺廷汉效应的影响后,热场致发射电子从阴极带走的平均能量随外加电场的增加呈非线性下降规律;当阴极表面温度较高时,诺廷汉效应中的冷却效应随二极管间隙距离的变大而增强. 关键词： 热场致发射 诺廷汉效应 空间电荷效应 阴极表面电场     

声脉冲法空间电荷测量系统的研究

气体中空间电荷的分布与电晕放电的机理紧密相关, 获取电晕放电过程中空间电荷分布对深入研究电晕放电起始、自持过程有着重要作用, 但是如何准确获得电晕放电过程中的空间电荷分布一直是国际上尚未解决的难题. 本文基于声脉冲法提出一种电场信号解耦算法, 推导了空间电荷在声场中被调制产生的电场信号与声脉冲信号和空间电荷密度之间的数值关系, 讨论了不同测量情况下声发射系统的设计要求; 搭建了一套可用于实时测量针板电极电晕放电空间电荷分布的非接触式测量系统, 该系统主要包括声脉冲发生模块、空间电荷模块及电场信号解耦算法模块. 运用该系统实现了声脉冲激发作用下电场信号的测量, 通过提出的电场信号解耦算法得到了空间电荷密度, 对其测量结果与电晕电流法测量结果进行比较, 验证了电场信号解耦算法的有效性. 该算法可以应用于空间电荷一维、二维和三维测量系统中.     

空间电荷阻抗和纵向束团定态解

回顾了加速器的阻抗模型,讨论了空间电荷阻抗和管道壁阻的高频衰减特性.从Vlasov?Maxwell方程出发提出了当存在类似空间电荷阻抗时,在任意外场、任意分布下,束团定态分布的一般解法,并以两种重要分布为例,给出重离子加速器强流参数下的定态分布.解得的定态分布可以进一步应用于稳定性分析和计算机模拟计算.由定态分布的求解得出了对束团中的朗道阻尼和稳定性研究非常重要的纵向“色散”函数.     

基于伽辽金级数的空间电荷场计算模型

利用局部伽辽金矩量法,建立了电子注空间电荷场的2.5维计算模型. 将空间电荷场在径向展开为各个模式的叠加,利用伽辽金级数表示,通过求解其系数方程组, 最终求得空间电荷场.利用本文的模型,计算分析了电子注空间电荷场的特性, 并研究了模型中仿真参量对空间电荷场计算结果的影响.本文的空间电荷场计算模型利用粒子模拟基本方法, 可以应用到速调管注波互作用计算模型中.     

孔洞聚丙烯驻极体膜中空间电荷与孔洞击穿电荷的俘获特性

对孔洞聚丙烯(PP)驻极体膜系统的研究结果表明：孔洞PP膜中空间电荷的俘获特性随注入的空间电荷量或试样表面电位而变化,注入的电荷量较少时空间电荷主要被俘获在表面深陷阱和近表面次深陷阱中,较多的注入电荷量时空间电荷在进一步填充表层(表面和近表面)陷阱的同时,还将填充体内浅陷阱;这三类陷阱中心所对应的电荷脱阱温度分别约为160℃,138℃和92℃.而孔洞击穿电荷不仅被俘获在与试样表层空间电荷陷阱相似的孔洞表层陷阱中,还有相当的量穿过孔洞表层进入体内、成为浅阱俘获孔洞击穿电荷. 关键词： 孔洞聚丙烯膜 空间电荷 孔洞击穿电荷 俘获特性     

求解三种导体构形中相对论电子形成的空间电荷限制流

 从Poisson方程及空间电荷限制流假设出发，推导了三种导体构形中相对论电子形成的空间电荷流密度的一般方程，给出了求解方法及解的基本特征、平板形阳极空间电荷限制流的具体表达式，研究了同轴圆筒形及共顶点同轴圆锥形导体空间电荷限制流关系表达式的极性效应、空间电荷密度及电场分布。     

外加电场对光折变高阶响应影响的微扰分析

应用微扰展开法了“跳跃模型”给出了空间电荷场前三阶分量随时间，外加电场等变化的解析表达式，同时讨论了外加电场对各阶空间电荷场建立的影响，当扩散与外加电场可比拟时，外加电场对空间电荷场的影响不大，随着空间电荷场阶数的提高，其达到最大饱和值所需的外加电磁越小，在外加电场作用下，空间电荷场各阶分量随时间呈振荡衰减，直到达到饱和，外加是场越大，振荡越强烈，周期越短，在考虑高阶分量的贡献后，空间电荷场的振荡     

飞秒扫描变像管的理论与实验研究

本文报道了飞秒扫描变像管最近所做的理论与实验研究结果。进一步的理论分析表明,电子光学系统中的瞬态空间电荷效应对时间分辨率、空间分辨率和动态范围的影响主要取决于电子在聚焦区间内的渡越时间。如果此渡越时间短,则瞬态空间电荷效应就会减弱。因此,我们采取了新的措施,不仅可减少渡越时间,而且大大提高了行波偏转