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相对论电子束虚阴极静电振荡的粒子模拟

一、引言 在强流相对论电子束技术应用中,虚阴极振荡激励微波是一个重要的课题,许多科学工作者对此有很大的兴趣,并在理论卜4]和实验!4一6]上开展了对虚阴极振荡的研究,得到了一些初步的结果。为了在我国开展这方面的研究,我们先从理论上来探讨。木文将对强流相对论电沂束产生的虚阴极振荡现象,运用粒子模拟的方法,用计算机跟踪每一个微观粒户,从微观仁来探求其规律性。 二、物理模型和模拟方法 对于强流电子束,其空间电荷效应很强。当注人漂移空间时,将形成一个较深的负电势阱,相当于在漂移空间某一位置存在一个阴极,即虚阴极。束流越强,虚阴极电位将越低。当电子束的功能不能克服注人面与虚阴极l’ul的阻滞电场时,将导致电子反射,一在低电丛时)i鱼丘虫熊_稳定传输,虚阴极的位置和电位都是确定的,这时可用流体方程求得稳态解。当虚阴极电位等于实阴极的电位时所对应的注人电流就是空间电荷极限电流。高于此电流的入射电流将有部分被反射。文献口]中用这种方法给出了儿种...  (本文共7页) 阅读全文>>

《计算物理》1992年S2期
计算物理

虚阴极振荡激励高功率微波的数值模拟

虚阴极振荡激励高功率微波的数值模拟@王秩雄$西北核技术研究所!西安 710024@陈雨生$西北核技术研究所!西安 710024@范如玉$西北核技术研究所!西安 710024用CIC方法编制了2 1/2维、全电磁、相对论性的粒子模拟程序,它用于模拟轴对称、冷相对论电子束注入波导管后形成虚阴极及其振荡激发高功率微波的过程。模拟时我们使用实心电子束。当注入束流超过真空极限电流时,虚阴极在阳极附近形成。如果束半径R_0》((γ_0(γ_0-1)~(1/2)/(γ_0+1)~(1/2))c/ω_p,经t=2γ0~(1/2)/ω_P后虚阴极形成,其轴向距离即((γ_0(γ_0-1)~(1/2)/(γ_0+1)~(1/2))c/ω_p。...  (本文共1页) 阅读全文>>

《物理学报》2006年11期
物理学报

同轴虚阴极谐振效应研究

1.引言同轴虚阴极振荡器是一种新型的比较有潜力的高功率微波器件,它比轴向虚阴极振荡器更有优势[1,2].为了提高器件的微波输出功率和效率,对同轴虚阴极振荡器的理论和实验研究显得非常必要和重要.虽然在理论和实验上已经取得了一定的成果[3—7],但是还远没有达到像轴向虚阴极那样的深度和广度.使用谐振腔是虚阴极振荡器产生微波的一种基本技术,用它可以增加输出微波功率,可以使输出微波的频谱变窄.Benford研究了轴向虚阴极振荡器的谐振效应[8,9].因为同轴虚阴极和轴向虚阴极有着不同的结构,我们的实验结果揭示了区别于轴向虚阴极的谐振特性,也许这是一种能提高同轴虚阴极器件效率的方法.2.实验装置实验装置如图1所示,二极管由阳极网和发射电子束的天鹅绒阴极组成,天鹅绒阴极发射的电子束形成的环状虚阴极位于阳极网内.阳极网直径为110mm,对电子的透过率为90%,阴极直径为140mm,电子发射宽度为60mm.阳极反射板距离天鹅绒位置左端面D为90...  (本文共5页) 阅读全文>>

《兵工学报》2001年02期
兵工学报

虚阴极振荡产生微波的电动机理分析及实验研究

采用软杀伤方法去毁伤武器中的光电探测、通讯和控制系统可达到事半功倍的功效 ,而对此硬杀伤战斗部却常常无能为力 ,而且其结果又不得不伴随着较多的社会负效应等。因此微波弹应运而生 ,成为各国竞相发展的新武器。微波武器种类很多 ,在美、英、俄、法、日等国的研究已有较长历史。按其用途可分为战略和战术两类 ,战术微波武器的品种就运载方式可分为巡航导弹发射与飞机炮弹发射两类。据报导前苏联有口径30 mm的微波弹 ,推测它可应用于各类武器。就工作原理分析 ,则较为复杂。本文仅就磁通量压缩电流发生器联合虚阴极振荡器产生微波的原理试验作简要分析。1 高功率微波武器原理高功率微波武器是将射频电脉冲 ,定向聚束于目标区域 ,摧毁此区域内低阈值电子线路的功能 ,致使该区域内的通讯、指挥、情报和控制系统失灵。其原理构造为图 1 .1所示。图 1.1 高功率微波武器原理图Fig.1.1  Scheme of function of thehigh powe...  (本文共5页) 阅读全文>>

《真空电子技术》1950年20期
真空电子技术

虚阴极微波器件的进展

虚阴极微波器件的进展黄裕年(北京应用物理与计算数学研究所,100088)摘要简要介绍各种虚阴极振荡器的实验进展。分析了这些微波源的性能和军事应用,最后评论了它们的发展前景。关键词虚阴极器件,高功率微波源,军事应用RecentProgressintheVirtualCathodeMicrowaveDevices¥HuangYunian(BeijingInstituteofAppliedPhysicsandComputionalMathematics)Abstract:Thispaperbrieflypresentstheexperimentalprogressinvirtualcathodedevices.Theperformanceandmilitaryapplicationforthesesourcesareanalysed.Finallytheirfutureprospectisreviewed.Keywords:Virtu...  (本文共6页) 阅读全文>>

《强激光与粒子束》2007年04期
强激光与粒子束

同轴虚阴极微波输出模式分析

虚阴极振荡器具有结构简单、不需外加磁场的优点,并且能产生比较高的功率,但同时也存在效率较低、主模不稳等缺点。随着对虚阴极研究的不断开展,提出了各种虚阴极振荡器结构模型,其中同轴虚阴极振荡器具有以下特点:电子束向内发射,空间电荷密度逐渐增大,更容易形成环状虚阴极;阴极、阳极网、电子束及传输波导相互之间可构成准腔结构,比较容易使电子束与微波场之间产生较强的谐振,从而利于微波的产生,并改善微波频谱;容易采用大面积阴极,提供大面积均匀电子束[1]。由于同轴虚阴极的结构特点,理论及实验分析认为谐振腔的存在影响了同轴虚阴极的微波输出模式[2]。在这一理论的基础上,本文根据实验对同轴虚阴极内的电子分布进行了分析,并考虑阳极网透过率,得到了同轴虚阴极内的较为接近实际的谐振腔模型。对该谐振腔的计算结果与实验数据基本吻合。1谐振腔对微波输出的影响根据理论分析,阴阳极间距对频率影响起主导作用。对于同轴虚阴极在阴阳极间距一定的情况下,输出微波频率与由径...  (本文共3页) 阅读全文>>