铁电阴极电子枪的初步实验研究

设计加工了铁电阴极电子枪,给出了模拟计算及其初步实验结果。电子枪为皮尔斯枪型,采用顺电相陶瓷Ba0.67Sr0.33TiO2作为铁电阴极材料,电子枪电压脉宽80 ns,幅值最大可达80 kV,设计电子枪导流系数为0.15×10-6 A·V-3/2。电子枪电压从30 kV逐步增大到56 kV,测量到其发射电流从0.7 A逐步增大到2.5 A。根据实验结果拟合得到的电子枪导流系数为0.2×10-6 A·V-3/2,与设计基本符合。     

铁电阴极相对论行波管初步研究

 研究了铁电材料的电子发射特性,根据实验和数值模拟结果给出了铁电发射特性的定性解释,并指出目前的几种铁电发射理论都不足以完备地解释各种实验现象。设计了Pierce型铁电阴极电子枪,实现了束流的二级压缩,其总束流大于100 A。在此基础上,分析和设计了具有盘荷波导慢波结构的相对论行波管,得到了带宽500 MHz,增益约25 dB的X波段行波放大输出。     

铁电阴极相对论行波管初步研究

研究了铁电材料的电子发射特性,根据实验和数值模拟结果给出了铁电发射特性的定性解释,并指出目前的几种铁电发射理论都不足以完备地解释各种实验现象。设计了Pierce型铁电阴极电子枪,实现了束流的二级压缩,其总束流大于100 A。在此基础上,分析和设计了具有盘荷波导慢波结构的相对论行波管,得到了带宽500 MHz,增益约25 dB的X波段行波放大输出。     

光阴极电子枪的研究

一、光阴极的研究进展情况 1.问题的提出 在发展FEL的过程中,对电子束的品质提出了很苛刻的要求,而束流品质是用亮度来表征的,规一化峰值亮度定义为:     

空心阴极等离子体电子枪研究

对空心阴极等离子体电子枪的理论与机理做了较详细的分析，介绍了空心阴极放电特性，论 述了激励电极和调制电极在空心阴极内等离子体形成过程中的作用，分析了等离子体中电子 和离子的运动及主要参数，推导出空心阴极内电场与电流密度的表达式，研究了形成稳定电 子束流的基本条件.利用泊松方程、电流连续性方程和运动方程对其进行了数值模拟计算， 并给出了优化结果. 在此基础上设计出了输出束流脉宽为1μs、幅值达2kA的空心阴极等离 子体电子枪. 关键词： 空心阴极 等离子体 电子枪     

小型空心阴极等离子体电子枪实验

基于空心阴极效应和低压辉光放电原理,设计了一种小型空心阴极等离子体电子枪并进行了实验研究,在低气压下获得了稳定的空心阴极辉光放电,测量电子枪放电结果表明：在空心阴极中加入灯丝热子可明显降低放电气压;电子束电流的大小随放电电压增大而增大,受气体气压影响较小;在气压2 Pa,放电电压10 kV,脉宽4 μs脉冲下放电,可得到脉宽为2 μs,电流为600 mA的电子束。     

1.6Cell光阴极微波电子枪冷测及初步高功率实验研究

介绍了清华大学加速器实验室BNL/KEK/SHI型1.6cell微波枪调谐以及老练的初步结果. 调谐过程中, 测量了耦合孔尺寸与外部品质因数之间的关系; 给出了0模和π模的频率、单腔频率以及场分布. 目前, 该微波电子枪正在进行高功率微波老练, 给出了该枪初步的微波老练的情况及测量结果.     

铁电阴极制备与性能实验研究

 讨论了不同发射机理对铁电阴极材料性能的要求,对PZT（锆钛酸铅）系铁电陶瓷工艺过程中的关键步骤进行了研究。通过掺杂改性和改进预烧条件等手段,有效地改善了材料的性能参数,制备出相对介电常数大于3 000的弛豫相铁电陶瓷和压电常数大于500×10^-12C/N的铁电相铁电陶瓷。在初步的发射实验中,使用改进工艺后的PLZT8/65/35制备的铁电阴极,触发脉冲5.4 kV时,获得的发射电子电流密度达到800 A/cm^{2/sup>,远大于C-L定律计算的发射电流。}     

铁电阴极制备与性能实验研究

讨论了不同发射机理对铁电阴极材料性能的要求,对PZT（锆钛酸铅）系铁电陶瓷工艺过程中的关键步骤进行了研究。通过掺杂改性和改进预烧条件等手段,有效地改善了材料的性能参数,制备出相对介电常数大于3 000的弛豫相铁电陶瓷和压电常数大于500×10-12C/N的铁电相铁电陶瓷。在初步的发射实验中,使用改进工艺后的PLZT8/65/35制备的铁电阴极,触发脉冲5.4 kV时,获得的发射电子电流密度达到800 A/cm2/sup>,远大于C-L定律计算的发射电流。     

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%。     

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。     

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。     

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。     

BEPCII电子枪系统设计

 BEPCII改进工程需要更高流强的电子枪。新电子枪系统的物理设计、机械设计、控制系统设计等均进行了描述。电子枪的设计发射电流在脉宽为1 ns时大于10 A，重复频率50 Hz。将会采用脉冲电源来为电子枪提供最高200 kV的脉冲高压。在设计阶段，电子枪的几何结构和束流传输过程利用计算机模拟进行了优化。EGUN和DGUN的计算结果表明导流系数为0.22 mA·V^-3/2，电子枪出口的发射度为16 p·mm·mrad。PARMELA的模拟结果表明束流能顺利地传输至第一根加速管末端，捕获效率为67%，出口的均方根发射度为25 mm·mrad。基于EPICS平台的电子枪控制系统设计也已完成，提供了全新的双脉冲运行模式和2.5 μs长脉冲运行模式。     

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。     

高功率速调管电子枪热形变分析与测试

 国产50 MW速调管需要脉冲功率为120 MW的电子枪,其阴极为皮尔斯型储备式阴极,扫描直径为85 mm。利用ANSYS 对该速调管电子枪的温度场分布及结构的热变形进行了模拟分析。对于电子枪复杂的内部结构形态以及能量转换方式,分析了热传导方式对温度场的影响。在此基础上进行了温度场与结构变形的耦合分析,利用EGUN对电子枪形变前后束流光学特性进行模拟分析,并对模拟结果与高功率测试结果进行了分析比较。     

感应耦合等离子体中和枪的电子引出特性研究

给出了一种感应耦合等离子体源的设计,用于等离子体中和枪装置.通过实验方法研究等离子体源的电子引出特性,并结合理论分析了等离子体密度随射频功率的变化关系.研究结果表明等离子体源的电子引出特性与放电腔内气压有关联性,E?H模式转换中电子密度的变化与负载的电感值相关.研究成果对等离子体中和枪的发展有重要的参考价值.