强激光与粒子束
2021, 33(9): 093004
强激光与粒子束
2021, 33(7): 073004
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
阴极释气电离产生的击穿现象是限制磁绝缘线振荡器(MILO)工作性能的一个可能因素,也是限制其重频运行的主要障碍。利用三维全电磁粒子模拟程序对高功率微波器件MILO中阴极释气电离现象的物理建模技术以及实现三维自洽运算所需的粒子模拟技术进行了分析研究。对不同相对释气率的情况进行了模拟计算,模拟计算结果表明,当释气率超过一定阈值时,电离导致的等离子体会使微波输出功率迅速下降。
磁绝缘线振动器 释气 电子碰撞激发 电离 全电磁粒子模拟程序 magnetically insulated transmission line oscillato outgassing electron impact excitation ionization PIC code 强激光与粒子束
2016, 28(3): 033023
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京100088
设计了一种全腔提取轴向输出相对论磁控管。在π模工作的N腔磁控管中,该结构利用磁耦合的方式通过两个相邻谐振腔在一个扇形波导内激励起TE11模,然后再由N/2个相位相同的扇形波导TE11模沿轴向向外传输。对L波段全腔提取轴向输出磁控管进行了仿真设计,在600 kV,6.3 kA的条件下,获得1.89 GW微波输出,功率转换效率50%,微波频率1.57 GHz。该结构在径向方向上仅增加一个扇形波导厚度,便于实现相对论磁控管的紧凑、高效设计。
高功率微波 相对论磁控管 轴向输出 透明阴极 磁耦合 high power microwave relativistic magnetron axial extraction transparent cathode magnetic coupling 强激光与粒子束
2016, 28(3): 033013
为理解磁绝缘线振荡器(MILO)实验中频频出现的模式竞争问题,利用3维全电磁粒子模拟程序对C波段MILO的实验模型进行研究,探索各种非对称激励机制对产生微波模式的影响,结果显示:阴极电子随机发射、电压的慢上升前沿、较低的电压等因素都可导致非对称高阶模式的产生,并使输出微波功率大大降低。模拟计算得出MILO中存在频率为3.6 GHz左右的基模和频率分别为3.7,4.1,4.6 GHz左右的3种高阶模式,与Karat计算结果基本一致。
3维全电磁粒子模拟程序 磁绝缘线振荡器 高阶模 非对称激励 模式竞争 3-D PIC code magnetically insulated transmission line oscillato higher order mode non-symmetry excitation mode competition
用KARAT-3D全电磁PIC程序,对多注速调管设计模型波束相互作用的物理过程进行3维数值模拟,给出了输出功率、电流等基本的物理参数.在输入电压14 kV,电流20.8 A时候,得到了128 kW的峰值输出功率,峰值效率是43.8%.考察了电子在高频场的运动和电流调制,分析了电流在各互作用腔中的调制,并对多注速调管不同发射度时电子传输进行了研究.结果表明:电子均匀发射时高频场的调制对电流传输效率影响不大,电流和电场调制随着腔的增加而增加.电子能量在输出腔的位置减小很多,电子有一部分能量转化为微波.
多注速调管 高功率微波 PIC方法 调制系数 Multiple beam klystron High power microwave PIC
北京应用物理与计算数学研究所,强辐射实验室,北京,100088
用二维全电磁数值模拟方法研究了轴向加速管,虽然没有实现理想群聚,但通过加一个中间腔,大大提高了前两阶谐波电流分量,其中一阶谐波电流调制系数达到了140%,二阶谐波电流调制系数达到了68%.通过对提取腔的设计,可以选择地输出不同的频率,其中一次谐波频率为2.2GHz,输出功率1.25GW,效率9.33%;二次谐波频率为4.4GHz,输出功率0.48GW,效率3.6%.
轴向加速管 理想群聚 可调频高功率微波脉冲 PIC方法 Axial acceletron Ideal bunching HPM pulse with tunable frequency PIC method
北京应用物理与计算数学研究所,强辐射实验室,北京,100088
初步考虑了高频率与高功率的磁绝缘线振荡器的设计问题.用在阴极端头增加发射电流的办法,在C波段理论得到了1.16GW的微波输出功率.利用增加高次谐波的办法在X波段理论获得了270MW的输出功率.
高功率微波 PIC方法 high-power microwave ILO MILO PIC simulation