红外与毫米波学报
2022, 41(6): 1030
1 .中国科学院电子学研究所 高功率微波源与技术重点实验室, 北京 100190
2 济南市技师学院, 山东 济南 250031
利用有限元软件ANSYS对W波段回旋行波管电子枪进行了热应力分析.在给定热子功率下对阴极组件的温度场分布和热形变分布进行了模拟, 并通过实验进行验证.测试的温度分布基本与模拟结果基本一致.最后, 利用EGUN软件对电子枪形变前后进行了模拟.
热分析 回旋行波管 阴极组件 thermal analysis Gyro-TWTA cathode component
1 中国科学院电子学研究所,北京100190
2 中国科学院大学,北京100049
3 石家庄学院物理学系,河北 石家庄050035
4 北京大学信息科学技术学院,北京100871
研究了影响毫米波谐波回旋管互作用效率的多个因素, 通过采用三次谐波工作, 94GHz回旋管的工作磁场降低到了1.185T, 使采用永磁体取代超导磁体成为可能.利用自洽非线性计算和粒子模拟研究了回旋振荡管的注-波互作用过程, 发现了腔体品质因数与互作用效率的内在联系, 研究了工作电压和电子注横纵速率比对耦合强度的影响, 考虑了磁场渐变及电子注速度离散对互作用效率的影响, 通过选择合理的工作模式和系统参数, 当工作电压为40kV、工作电流为12 A、电子注横向速度离散为3%时获得了95kW的输出功率及19.7%的效率.当采用单级降压收集极后, 效率可以进一步提高到39.2%.
回旋管 振荡器 W波段 三次谐波 gyrotron oscillator W-band third-harmonic
1 中国科学院电子学研究所, 北京 100190
2 石家庄学院物理学系, 河北 石家庄 050035
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 北京大学 信息科学技术学院, 北京 100871
针对谐波回旋管互作用效率低的问题, 以自洽非线性理论为基本工具, 系统地分析了三个关键因素, 即互作用腔体长度(Q值)、电子注的横纵速度比和工作电压对二次谐波互作用系统性能的影响.研究发现当工作磁场选择在硬激发区时, 通过综合调节电子注的横纵速度比和工作电压能够获得较高的互作用效率.基于自洽非线性理论优化设计了一个W波段二次谐波回旋振荡器, 粒子模拟(PIC)结果显示当电子注速度离散３％, 工作电压37 kV, 电流4 A时, 输出效率达到了39.5%.
W波段 二次谐波 自洽非线性计算 回旋振荡器 W-band second harmonic self-consistent nonlinear computation gyrotron oscillator
1 中国科学院电子学研究所 高功率微波源与技术重点实验室，北京100190
2 石家庄学院 物理学系，河北 石家庄050035
介绍了W波段四腔回旋速调管放大器的设计.放大器工作在基膜TE01圆电模式，电子束工作电压70 kV，工作电流6 A，设计的双阳极磁控式注入电子枪，电子束纵横速度比1.5，速度零散小于4%.采用粒子模拟方法分析了各种参数对器件性能的影响.模拟结果显示，设计的放大器在电子束速度零散4%的情况下，增益35 dB，带宽800 MHz，输出功率100 kW，效率为23.8%.
回旋速调管放大器 磁控式注入电子枪 粒子模拟 Gyroklystron amplifier magnetic injection gun (MIG) particle-in-cell(PIC) simulation
1 军事医学科学院 放射与辐射医学研究所, 蛋白质组学国家重点实验室, 北京 100850
2 东南大学 毫米波国家重点实验室, 南京 210096
3 中国科学院 电子学研究所, 北京 100190
采用角锥喇叭天线, 使用不同输出平均功率的毫米波激光辐照秀丽线虫, 采用实时显微摄像系统记录线虫行为学变化, 并使用体视显微镜观察线虫细胞形态学变化。受照射后自由活动的秀丽线虫能够快速逃离高功率毫米波的辐照区域。当受输出平均功率为10 W和12 W辐照后, 线虫先后出现运动速度增加、运动速度减慢直至身体僵直不动的变化过程。当输出平均功率为5 W时, 线虫出现热耐受现象。细胞形态学观察结果显示:辐照后的线虫腹中卵细胞核结构出现不同程度的异常。高功率毫米波辐照可显著影响线虫的行为学特征及细胞形态学, 同时说明秀丽线虫是可适用于高功率毫米波生物效应研究的模式生物之一。
高功率毫米波 生物效应 秀丽线虫 行为学反应 细胞形态学 high power milimeter wave biological effect C.elegans behavioral changes cell morphology 强激光与粒子束
2010, 22(12): 2949
对8mm高功率二次谐波回旋速调放大器进行了理论研究和优化设计，已研制出回旋速调放大器实验样管，并进行了热测实验，得到了如下结果：在中心频率为35GHz的情况下，得到的最大脉冲输出功率为180kW，效率为13％，增益为21dB；在电子束电压为58kV，电子束电流为25A的情况下，得到了150kW的输出功率，3dB带宽110MHz(0.3％).
毫米波 回旋速调放大器 二次谐波 millimeter wave gyroklystron amplifier second harmonic
计算了8 mm二次谐波回旋速调管双阳极电子枪的设计参数,根据这些参数,采用EGUN软件进行模拟和优化,设计出了一只双阳极磁控注入电子枪,该枪的电子束纵横速度比为1.45,速度零散为5.4%,并讨论了电极形状、磁场分布、电流、控制极电压和第二阳极电压对电子注性能的影响,结果发现电子注对这些影响因子非常敏感,设计中应对它们进行充分优化.
回旋速调管放大器 磁控注入电子枪 纵横速度比 速度零散 Gyroklystron amplifier Magnetron injection gun Ratio of perpendicular to parallel velocity Velocity spread
