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充氦气对多波切伦柯夫振荡器工作特性的影响

在高功率微波源发展过程中,多波切伦柯夫振荡器(MWCG)[1]以其较高的输出功率和效率占据着重要位置,但其较大的结构尺寸及对强大的脉冲功率源的依赖阻碍着它的进一步发展与应用。在MWCG中引入谐振腔是我们试图克服其结构尺寸大的缺点的尝试,并获得了较好的粒子模拟结果[2]。根据我们现有的实验条件,改善具有谐振腔的MWCG在相对较小的电压和电流下的工作特性成为我们的下一个目标。众所周知,将等离子体充入真空高功率微波器件是一种改善器件性能的有效方法,比较成功的例子有充等离子体的TE13模相对论回旋管[3]、等离子体慢波振荡器(PASOTRON)[4]以及充等离子体的相对论返波管[5]等。通常在器件中填充等离子有两种方法,一种是采用等离子枪直接注入等离子体;另一种是在器件内部预先充入中性气体,利用强流电子束对气体的碰撞电离机制产生等离子体。后者对实验条件要求低,更容易实现。  鉴于目前还未见充等离子体的MWCG的理论或实验报道,基于上述考...  (本文共4页) 阅读全文>>

《强激光与粒子束》2003年01期
强激光与粒子束

具有谐振腔的多波切伦柯夫振荡器的粒子模拟

多波切伦柯夫振荡器(MWCG)[1]是目前功率最高的高功率微波器件之一[2],它是由俄罗斯大电流研究所的S.P.Bugaev于1983年首先提出的。之后,俄罗斯、美国学者在理论和实验上对其进行了广泛的研究[3~5]。在国内,舒挺博士对其也做了详细的粒子模拟和实验研究[6]。作为一种过模慢波器件,除了具有一般慢波器件特点,它还有着自身明显的特征,一是波导直径D很大(通常D/λ 1,λ为辐射微波的波长),允许存在多个电磁模式,即“多波”性;二是使用了由光滑漂移段隔开的两段慢波结构。MWCG的这些结构特点不但减小了平均功率密度,增加器件的总功率容量,而且还引入预群聚机制,使第一慢波段的束波作用区和微波输出区分离,因而有很高的束波转化效率。  然而,普通的MWCG也存在着一些缺点,如:系统纵向尺寸较长,一般两段慢波结构加上漂移段有十几甚至二十几个周期的慢波结构长度;要求很强的导引磁场,一般要达到2~3T;器件的多波特性要求其工作在π模附...  (本文共4页) 阅读全文>>

《国防科技大学学报》1998年01期
国防科技大学学报

多波切仑柯夫振荡器的设计

引言多波切仑柯夫振荡器,简称MWCG(Multlw。l。·eCerenkovGenerator)“‘,其基本电动力学结构为2级空间周期相同的慢波结构之间连接一段光滑的漂移管,并外加强轴向导引磁场(参见图1)。MWCG的工作原理如下:在第卫级慢波结构中,电子束与同步慢波相互作用,获得适当的速度调制;在漂移区主要是快波场,束波相互作用较弱,电子束在漂移过程中将速度调制转化为密度调制,形成电子预群聚;在第2级慢波区,预群聚的电子束与同步慢波有效地相互作用,从而产生高功率相干微波。近十多年来,俄罗斯学者对MWCG进行了细致的实验研究,结果令人鼓舞‘’,“;近年来,美国学者也对MWCG进行了实验研究,但结果非常不理想D‘。线性理论‘’·‘怀能很好地展示束波作用的物理图象,尤其是无法描述波饱和过程,因此,不能给出器件的微波辐射效率,难于对MWCG的结构设计提供指导。MWCG的几何结构与束波作用均非常复杂,非线性理论尚未建立。由于缺乏对MWC...  (本文共4页) 阅读全文>>

《强激光与粒子束》1999年05期
强激光与粒子束

多波契伦柯夫振荡器的实验研究

多波契伦柯夫振荡器(MultiwaveCerenkovGenerator,MWCG)是目前功率最高的高功率微波器件之一。MWCG采用两级空间周期相同的慢波结构,之间连接一段光滑的漂移管,并外加很强的轴向导引磁场(见图1)。相对论电子束(REB)在导引磁场的作用下,依次通过第一级慢波区(6)、漂移区(7)及第二级慢波区(8),最后打到喇叭内壁上而被吸收掉。在第一级慢波区,电了束与自身激发的同步慢波相互作用,获得速度调制;光滑漂移区为快波区,在该区域束波作用较弱,电子束在漂移过程中将在第一级但波结构中获得的速度调制转化为密度调制,形成电子预群聚;在第二级使波区,预群聚的电子束与同步慢波有效地相互作用,从而产生高功率相干微波[“。因采用了预群聚结构,MWCG可望获得很高的微波转换效率。俄罗斯学者对3cm与smm两个波段的MWCG进行了实验研究。具体结果如下D-”:3cm波段,微波频率约9.SGHz,辐射效率3%~50%,输出功率200...  (本文共4页) 阅读全文>>

《微波学报》1999年01期
微波学报

多波切仑柯夫振荡器的粒子模拟

一、引言多波切仑柯夫振荡器(MultiwaveCerenkovgenerator“’,以下简称MWCG),是一种很有发展前景的高功率微波器件——峰值功率大于100MW,工作频率在工~300GHZ的微波器件”’,自1983年问世以来,引起了学者们的研究兴趣”-”。为了提高辐射效率,MWCG采用两级空间周期相同的慢波结构(见图1)。第一级为速度调制区,中间连接的光滑漂移管用于将电子束在第一级慢波结构中获得的速度调制转化为密度调制,形成电子预群聚,在第二级慢波区,预群聚的电子束与同步慢波有效地相互作用,从而产生高功率相干微波。为保证MWCG有较大的功率容量,其截面直径D很大(通常D/Adel,人为辐射微波的波长),这同时导致器件中多模并存。MWCG的两级慢波结构同时还具有纵向选模作用,有利于稳定工作频率。MWCG几何结构和束波相互作用均较复杂,目前仅进行了一维线性理论研究”’,尚不能很好地描述束波作用的物理图象,尤其是没有研究波饱和过...  (本文共8页) 阅读全文>>

《物理学报》2007年05期
物理学报

准两腔振荡器的理论和实验研究

1.引言准两腔振荡器属于O型器件,作用机理是Chelenkov辐射,目前利用Chelenkov辐射的典型振荡微波器件是返波管(BWO)[1],由于在返波管中返波辐射随着离阴极距离的减小而增加,使该器件不利于在高功率下工作,俄罗斯大电流研究(IHC)提出了多波Chelenkov微波器件[2].准两腔振荡器类似多波Chelenkov微波器件,由调制腔组和换能腔组两部分组成,场分布由结构决定,通过结构优化使微波腔中微波场集中在输出端,并电子束尽可能同工作模式作用,利于器件在高功率下工作,器件的设计和优化过程是通过SUPERFISH和ASTRA程序[3]给出电子束同微波腔工作模式的相互作用来进行,然后用全电磁2·5维相对论粒子模拟程序进行验证和进一步优化,实验上得到的微波输出为微波频率9·40GHz,微波输出功率2·44GW.两腔振荡器[4]主要有调制腔和换能腔组成,两者之间存在微波耦合,在相应电子束驱动下能输出较高功率微波,并维持近3...  (本文共5页) 阅读全文>>