Dielectric effect on the rf characteristics of a helical groove travelling wave tube

A new type of partial-dielectric-loaded helical groove slow-wave structure (SWS) for millimetre wave travelling wave tube (TWT） is presented in this paper.The radio-frequency characteristics including the dispersion properties,the longitudinal electric field distribution and the beam-wave coupling impedance of this structure are analysed.The results show that the dispersion of the helical groove circuit is weakened,the phase velocity is reduced and the position of the maximum Ez is moved from the mouth to the inside of the groove after partially filling the dielectric materials in the helical groove SWS.Therefore,the dielectric-loaded helical groove SWS is suitable for a multi-beam TWT with broad band and high gain.     

改进的3维粒子模拟并行算法

提出了两种改进的3维粒子模拟并行算法,改进的并行算法能在每个时间步减少一次进程同步。算法分析和数值模拟表明,由于粒子运动路径和发射的初始位置与随机函数有关,只有一种改进的并行算法能保证并行计算正确。在3维粒子模拟软件CHIPIC3D上实现了改进的并行算法,应用CHIPIC3D对一种相对论返波管进行了并行模拟,模拟结果表明改进的并行算法能取得更高的加速比和效率。     

一种新型径向三腔同轴虚阴极振荡器全三维粒子模拟研究

提出了一种新型径向三腔同轴虚阴极振荡器,并进行了数值模拟研究. 研究表明: 这种径向三腔结构在束波转换面进行电场调制,能够大幅提高束波转换效率;同时,由阳极栅网和径向三腔结构构成的谐振装置能有效地抑制模式竞争;另外,由于采用了同轴引出结构,在提高能量引出的同时还能有效吸收漂移管中被利用过的电子,因此这种新型虚阴极振荡器能够获得较高的输出功率. 模拟的电子束电压为400 kV,电流为50 kA,主频为4.5 GHz,峰值功率达到6 GW,平均输出功率为3.1 GW,束波转换效率达到15%. 关键词： 高功率微波 同轴虚阴极振荡器 粒子模拟 束波转换效率     

基于负氢离子源的全三维PIC/MCC模拟算法研究

在分析负氢离子源中等离子体物理机理基础下, 研究并优化粒子模拟算法, 设计高效的粒子存储方法. 研究并运用粒子碰撞蒙特卡罗方法, 考虑等离子体势以及带电粒子间库仑碰撞, 研制了全三维粒子模拟/蒙特卡罗算法(PIC/MCC). 采用磁荷模型, 运用时域有限差分方法计算多峰磁场, 并结合国外负氢离子源JT-60U, 考虑负氢离子源中主要反应, 对全三维PIC/MCC模拟算法模拟验证.     

Madey定理在几种类型自由电子激光中的推广证明

Madey定理由两部分组成,它们是从静磁泵场自由电子激光分析中得到的。本文针对其它几种常见类型的自由电子激光进行了分析,结果表明,除渡越辐射型外,在其它几种类型中Madey定理第一部分成立。这样,与已推广了的第二部分一起,Madey定理就得到了完整的推广。渡越辐射自由电子激光中也存在相应的形式,但远为复杂。     

8毫米相对论orotron的实验研究

文章简述了强相对论毫米波器件的研究动态和相对论orotron(奥罗管)的基本原理，并给出了8毫米相对论orotron的初步实验结果。理论计算与冷测、热测得到的工作波长符合良好，输出功率与脉冲磁场和脉冲电压的关系与预期的一致，所得到的E131模的输出功率为10千瓦量级。同时也讨论了进一步提高功率的努力方向。     

220 GHz回旋管脉冲磁场系统和电子枪的设计与实验研究

根据220 GHz回旋管的工作要求,设计了其所需的脉冲磁场系统与电子枪。脉冲磁场系统采用哑铃状结构,具有均匀区长、电阻小与电感小等优点,可以在较低电容与电压下获得更高的脉冲峰值磁场,并分析了其脉冲放电特性。电子枪采用双阳极磁控注入枪,用EGUN对其进行了设计优化,电子注纵横速度比为1.53,速度零散为3.1%。实验研究表明,脉冲磁场峰值强度达到8 T,电子注电流达到2 A,电子电流基本传输到靶片,控制极与阳极没有截获到电子,脉冲磁场系统与电子枪工作正常,达到设计要求。     

等离子体加载相对论返波振荡器研究进展

在相对论近波振荡器工作用腔内加载适量密度的背景等离子体后，器件综合性能较真空情况有显著改善和提高，最近的理论和实验研究结果揭示：背景等离子体的存在能显著地改善相对论电子注传输质量和提高电子注可传输的流强，提高输出功率容量；增强微波产生效率；控制等离子体密度能宽带调谐工作频率；能降低甚至不用聚束磁场等优点。本文全面系统地综述了国内外在等离子体加载相对论近波管研究中的最新进展情况，提出了理论和实验研究两方面存在的问题，展望了该研究领域的未来发展趋势。     

介质镀膜空芯光纤在THz频段的传输特性

理论分析了介质镀膜空芯光纤在THz频段的传输特性,得出了该光纤的特征方程及模式分布。利用射线光学原理计算了介质膜材料为聚酰亚胺、介质膜厚度为0.05 mm的光纤的衰减常数随介质膜内直径的变化情况。得出其主模在THz频段的衰减常数小于1 dB/m,该值远小于相同内径的金属圆波导在这一频段的衰减常数。模拟计算了介质膜厚度为0.05 mm、内径为1 mm,金属膜内径为1.05 mm的介质镀膜空芯光纤在0~1 THz的S参数,模拟结果显示该光纤在THz频段有很宽的通带,且在通带内衰减常数小于0.5 dB/m,可用于THz频段电磁波远距离传输。     

新型准光腔同轴虚阴极振荡器的研究

集合准光腔型虚阴极振荡器和同轴虚阴极振荡器的优点,设计了一种新型的准光腔同轴虚阴极振荡器。采用自由电磁振荡理论分析了3反射镜准光学谐振腔中的场分布,并用2.5维全电磁PIC程序对该器件进行了粒子模拟。在输入电压为600 kV,二极管电流为50 kA的条件下,得到主频为7.0 GHz,峰值功率超过6 GW的功率输出,其平均功率达2.5 GW,平均束波转换效率为8.3%。