W波段带状注电子枪的仿真研究

随着电真空器件向更高频段的发展,传统电真空器件的发展受到了限制,而带状电子注器件相对于传统的电真空器件有很多优点,有很好的发展前景,对该种器件来说重要的一点就是如何产生带状电子注.本文对传统的轴对称收敛型皮尔斯电子枪进行变形,设计了一种用于W波段的带状注电子枪,进行了理论分析,推导出计算公式,然后用3D电磁仿真软件CST进行了仿真计算,并对电子枪结构进行调整优化,得到了符合预期要求的高质量电子注.     

X 波段带状电子注速调管电子枪组件热分析

使用ANSYS 仿真和热膨胀实验的方法进行了X 波段带状电子注速调管电子枪组件热分析,计算了电子枪组件的热分布和热形变,在动态实验台上完成聚束极阴极组件的热膨胀实验,将仿真和实验相验证得到了满足工程设计要求的重要热力学数据,为X 波段带状电子注速调管电子枪结构的精确设计、优化和实际制管提供了依据。     

X 波段高功率带状注速调管电子枪的研制

介绍了为新型高功率速调管研制的能产生矩形截面束流的带状注电子枪,其设计工作电压300kV,工作电流330A,导流系数约2.0μp,矩形柱面阴极100mm×40mm,经一维压缩形成的束流截面尺寸为100mm×8mm,电子注的层流性较好。按照设计值制成了带状注电子枪密封管并对其性能进行了测试,初步的实验结果表明电子枪的电性能指标达到了设计要求。     

高密度连续带状注电子枪仿真研究

传统的电真空辐射源向太赫兹频段发展进程中电子光学系统遇到诸多困难,而带状电子光学系统能够有效解决部分困难。文中采用粒子模拟软件分析了不同阴极面和聚焦极结构对形成带状注的影响,通过仿真计算,对所需要的双阳极带状电子光学系统进行了设计,分析了电子枪的聚焦极结构尺寸对电子注的形状及其性能参量的影响,最终在0.5T均匀磁场,工作电压为15kV,发射密度10A/cm2的情况下,获得带状电子注电流密度为50A/cm2,宽高比为11∶1,并且在20mm电子通道内脉动较小,流通率达到100%。     

G 波段带状注速调管电子光学系统的初步设计

设计了G 波段带状注速调管电子光学系统,主要工作参数为：电子注电压16.5kV,电流0.58A。电子注通道截 面3.272mmx0.274mm,通道长度20mm。阴极面是曲率半径为5mm 的矩形柱面,尺寸为2.5mm×1.2mm,电子注在单一 方向上压缩,电子注束腰截面尺寸2.5mm×0.12mm,电子枪压缩比10:1。采用均匀场聚焦方式,模拟了三种磁场强度下 的电子注成形和传输过程。模拟结果显示,电子注传输的Diocotron 不稳定现象在强磁场下得到改善;磁场强度为8700Gs 时的传输通过率为100%。     

W 波段带状注速调管电子枪束流截面的模拟与测试 王

简要介绍了带状电子注束流截面动态测试系统,阐述了YAG：Ce 晶体发光原理,给出了W 波段带状注束流截面的模拟结果和低电压下测试结果,通过对测试注截面的分析验证了电子枪的设计,这对带状注速调管的研制具有重要的意义。     

D波段行波管电子光学系统设计

提出一种用于D波段行波管的电子光学系统设计方案,包括电子枪和永磁聚焦系统,并进行了验证。电子枪采用经典皮尔斯电子枪结构,阴极发射面的外层设置阴极套壳,抑制阴极边缘杂散发射;采用圆柱形控制极替代锥形控制极,同时在聚焦极加负偏压,调节电子注的压缩状态。所设计电子枪工作电压为19 kV,提供电子注电流57 mA,注腰半径为0.068 mm,射程为14.9 mm。为在半径0.15 mm的电子通道中稳定地聚焦和传输电子注,永磁聚焦系统采用周期永磁聚焦系统。峰值磁场为布里渊磁场的2.9倍,增加了电子注刚性。模拟结果显示,传输的电子注最大波动半径小于0.1 mm。按所设计的电子光学系统加工组装了试验流通短管,测试结果显示电子注电流为49.83 mA,收集极电流为49.6 mA,对应电子注流通率达到99.5%,实现了设计目标。     

浸没流多透镜多注电子光学系统的模拟研究

该文采用先2维后3维的计算方法,对L波段高峰值功率多注速调管电子光学系统进行了模拟设计。采用均匀场浸没流多透镜聚焦系统对电子注进行聚焦,获得了通过率100%,填充因子55%,特性良好的旁轴电子注。模拟计算表明,多透镜系统可有效调整电子注平衡半径,电子枪区均匀场可有效调整电子注波动性及层流性,聚集系统可在阴极磁感应强度为0.001~0.01 T,主磁场为0.06~0.13 T的范围内实现对旁轴电子注的良好聚焦。     

带状电子注聚焦系统设计

通过理论分析、数值模拟和实验研究了PCM 结构聚焦椭圆带状电子注的可行性。利用三维PIC 粒子模拟软 件模拟了椭圆带状电子注在PCM 结构行程的周期磁场中的传输过程,结果显示：截面为10x0.4 mm2 的椭圆带状电子 注在12x0.8 mm2 的矩形通道中稳定长距离传输120mm 无截获。对PCM 聚焦结构的磁场进行了测试,测试结果与数 值模拟结果相符。实验并研究了该PCM 聚焦系统约束带状电子注的能力,测试用速调管的设计电压为75kV,在56.8kV 时的直流通过率达到52.1%,并随着工作电压的升高呈上升趋势。     

带状注速调管多间隙输出腔的粒子模拟

带状注器件在高频率、高功率方向发展潜力巨大,而多间隙腔是提高效率和功率容量的有效手段。本文提出了一 种带状注速调管多间隙输出腔,并设计了一种Ka波段带状注速调管输出腔。此输出腔结构可以获得好的输出耦合特性, 以及理想的电场场形。最后通过MAGIC粒子模拟软件对电子注群聚,能量转换以及输出腔频谱特性等作了仿真和详细分 析,在中心频率获得了稳定的功率输出,互作用效率达到50%以上。     

一种电子枪分析设计

设计一种大功率轰击型六硼化镧电子枪。以传热学理论基础和重要结论为依据,得出能减小阴极电子枪热量损失的几个设计与材料选取原则。利用有限元法对轰击型六硼化镧电子枪阴极模型进行热模拟。依据模拟结果设计一种轰击型六硼化镧阴极电子枪,其发射面直径为2.0 mm,当加热功率为80.0 W时,阴极温度达到1 569℃所发射电子束束流密度达到5.55 A/cm2,并且发射稳定、束斑均匀、发散度小,反复暴露于大气后仍能正常工作。     

碳纳米管冷阴极Pierce电子枪

为发展场致发射冷阴极毫米波电真空辐射源器件, 对利用大面积碳纳米管冷阴极产生大电流、高电流密度电子注的电子光学系统进行了研究.通过在Pierce电子枪阴极表面引入栅网结构, 解决了碳纳米管冷阴极场致发射所需的强电场和电子聚束问题.在碳纳米管冷阴极实验测试数据的基础上, 采用粒子模拟软件对上述电子光学系统进行了仿真.研究了栅网对注电流、注腰半径和电子注散射的影响, 分析了阳极电压和外加轴向磁场对电子注的聚束作用.优化后的仿真结果表明在阴极发射面为3.03 cm2时, 该电子光学系统能够产生210 mA、60 kV, 电流密度为6.7 A/cm2, 最大注半径为1mm的电子注.     

W波段带状注速调管电子光学系统的研究进展

带状注速调管以其在毫米波段可获得高功率和高增益输出,以及小型化、紧凑型、平面微加工成形等的技术优势而备受国际前沿领域广泛关注。本文重点给出了正在开展的W波段带状注速调管的研究工作,通过采用均匀场聚焦的带状电子注的方式,研制出了椭圆截面带状电子注成形与传输的束流样管。通过实验测试获得的电子枪压缩和成形的带状电子注截面为10 mm×0.7 mm,且在电子注电压为20~82 kV,电流0.5~4.27 A时,长度为100 mm的漂移通道内电子注传输的直流通过率达到98%以上,从而验证了采用均匀场传输带状注的方案是完全可行的。     

碳纳米管冷阴极电子枪栅网电子通过率的仿真及实验

本文在栅网结构碳纳米管冷阴极电子枪原型器件的基础上,研究了栅网通过率对冷阴极电子枪阴极发射和电子通过率的影响。首先通过计算机仿真了栅网通过率对阴极发射电流及阳极电流的影响,在其他条件相同的情况下,栅网通过率为80%左右时可得到最大阳极电流;其次根据仿真结果加工了两种不同栅网通过率的电子枪原型并进行了测试,得到的实验结果与仿真基本一致,最后从理论上对实验结果进行了分析,对进一步研究冷阴极电子枪提供了技术依据。     

场致发射阵列阴极电子枪的设计及模拟研究

讨论了微波管用电子枪的一般参数和要求，对于在微波管中应用场发射阵列阴极电子枪的情况作了分析，表明其中存在的主要问题是电子注散焦。通过比较场发射电子注聚焦的几种方法，利用传统电子枪整体聚焦的思想，初步设计了一个场发射阵列阴极电子枪模型，它包括场致发射阵列阴极，一个Whelnelt电极，一个聚焦电极和一个阳极。通过利用Mafia软件对电子注轨迹的模拟计算，对电子枪的聚焦部分进行了改进。     

等离子体阴极电子枪的实验研究

填充等离子体高功率微波器件具有独特的性能.然而等离子体正离子对电子枪的轰击通常会破坏材料阴极表面并降低其电子发射能力.解决此问题的一种新方案是采用等离子体阴极电子枪.本文设计制作了等离子体阴极电子枪,采用氦气馈气系统和脉冲调制器进行实验研究,得到电子枪放电电流与气体压强、调制器电压等的关系.实验表明,等离子体阴极可取代材料阴极作为大电流、长脉冲电子注源.     

G波段行波管电子枪设计与实验

设计了用于G波段行波管的聚焦极调制皮尔斯电子枪,电子注电压20 kV,电流50.9 mA,注腰半径0.056 mm,射程10.3 mm。利用热-结构耦合分析和电子注轨迹仿真方法,分析了热形变对电子枪性能造成的显著影响。为了消除电子枪热形变的影响,设计了装配模具进行补偿,并得到了实验验证。该电子枪已用于多种G波段行波管,解决了关键部件技术问题。     

大回旋电子枪中的CUSP磁场研究

会切(CUSP)磁场是产生大回旋空心CUSP电子注的关键,该文分别对CUSP磁场中双曲正切模式和Moster-Molnar模型进行探讨,通过理论分析和数值模拟,建立适合于大回旋器件用CUSP磁场的物理模型;并对CUSP磁场设计中的影响因数进行探讨;同时探讨了CUSP磁场与大回旋空心CUSP电子枪的关系,结果表明:改变CUSP磁场的阴极区磁场的变化对设计低速度零散、低纹波、高速度比值α的轴向环绕大轨迹CUSP电子枪有较大的影响。