电子科技大学 物理电子学院, 四川 成都 610054
介绍了220GHz同轴腔回旋管的设计, 工作模式为TE04圆电模式.采用自洽非线性理论对谐振腔的工作参数进行了参数优化, 选取工作电压50kV, 工作电流10A, 工作磁场8.4Tesla.设计的同轴型双阳极磁控注入式电子枪, 电子注速度横纵比1.5, 速度零散5.2%.并采用粒子模拟方法进行了整管仿真.理论计算与粒子模拟结果表明, 设计的220GHz同轴腔回旋管有望获得200kW以上的输出功率与40%以上的互作用效率.
回旋管 同轴谐振腔 电子枪 gyrotron coaxial cavity electron gun
对一种热阴极高功率返波管进行了理论研究，其具有寿命长稳定性好的特点。采用的热阴极发射电流密度为20 A/cm2，发射面积为100 cm2，发射总电流为2 kA。首先对该热阴极单阳极电子枪进行仿真研究，在确保不打火的情况下获得电子枪优化设计参数，再对整管进行粒子模拟研究，仿真结果表明,在工作频率为10.5 GHz时，该热阴极返波管的输出功率可以达到290 MW，换能效率为29%。
返波管 高功率微波源 热阴极 色散关系 backward-wave oscillator high power microwave source hot-cathode dispersion relationship 强激光与粒子束
2014, 26(6): 063102
基于碳纳米管冷阴极实验测试结果，采用三维粒子模拟软件对大面积碳纳米管冷阴极的场致发射特性进行了仿真，研究了栅网结构不同尺寸对碳纳米管冷阴极场致发射特性及电子注通过率的影响，并在此基础上设计出面积压缩比为18，输出电流密度为14.9 A/cm2的带状注电子枪。为进一步研制碳纳米管冷阴极电子光学系统和相关微波、毫米波电真空辐射源器件提供了技术基础。
碳纳米管 电子枪 冷阴极 带状电子注 carbon nanotube electron gun cold cathode sheet beam 强激光与粒子束
2014, 26(6): 063023
1 电子科技大学 物理电子学院, 四川 成都 610054
2 中山大学 光电材料与技术国家重点实验室, 广东 广州 510275
为发展场致发射冷阴极毫米波电真空辐射源器件, 对利用大面积碳纳米管冷阴极产生大电流、高电流密度电子注的电子光学系统进行了研究.通过在Pierce电子枪阴极表面引入栅网结构, 解决了碳纳米管冷阴极场致发射所需的强电场和电子聚束问题.在碳纳米管冷阴极实验测试数据的基础上, 采用粒子模拟软件对上述电子光学系统进行了仿真.研究了栅网对注电流、注腰半径和电子注散射的影响, 分析了阳极电压和外加轴向磁场对电子注的聚束作用.优化后的仿真结果表明在阴极发射面为3.03 cm2时, 该电子光学系统能够产生210 mA、60 kV, 电流密度为6.7 A/cm2, 最大注半径为1mm的电子注.
Pierce电子枪 碳纳米管 冷阴极 场致发射 Pierce electron gun carbon nanotubes cold cathodes field emission
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。
空心阴极 辉光放电 等离子体 电子枪 电子束 hollow cathode glow discharge plasma electron gun electron beam
电子科技大学 物理电子学院 太赫兹研究中心,成都 610054
根据220 GHz回旋管的工作要求,设计了其所需的脉冲磁场系统与电子枪。脉冲磁场系统采用哑铃状结构,具有均匀区长、电阻小与电感小等优点,可以在较低电容与电压下获得更高的脉冲峰值磁场,并分析了其脉冲放电特性。电子枪采用双阳极磁控注入枪,用EGUN对其进行了设计优化,电子注纵横速度比为1.53,速度零散为3.1%。实验研究表明,脉冲磁场峰值强度达到8 T,电子注电流达到2 A,电子电流基本传输到靶片,控制极与阳极没有截获到电子,脉冲磁场系统与电子枪工作正常,达到设计要求。
回旋管 脉冲磁场系统 电子枪 太赫兹 gyrotron pulsed magnet electron gun terahertz
电子科技大学,高能电子学研究所,成都,610054
设计了一种新型的高功率低气压等离子体电子枪.基于空心阴极效应和低压辉光放电原理与经验,确定了空心阴极、加速间隙、工作气压范围等.提出关于等离子体阴极电子枪产生高功率、高密度电子束源的整体方案.分别在连续馈气和脉冲馈气条件下进行实验测试,得到放电电流、收集极电流与气压、脉宽及调制器电压的关系.实验获得电子枪的典型放电电流为150～200 A,脉宽60 μs;传输电子束达到30～80 A,脉宽60 μs.该结果表明该新型等离子体阴极电子枪可以取代材料阴极作为大电流、长脉冲电子束源,特别适用于等离子体加载微波管.
高功率微波 等离子体 等离子体阴极电子枪 辉光放电 空心阴极
1 中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川,绵阳,621900
2 电子科技大学物理电子学院,四川,成都,610054
在中子发生器中采用ECR离子源是一种新技术.由于受结构的限制,ECR离子源不能像高频源离子源那样通过观察气体放电的颜色判断其工作状态,所以在运行中调节状态非常困难.解决这个问题的方法是:用定向耦合器加微波小功率计的方法在线测量ECR离子源的微波入射功率,通过微波入射功率可以直接得到ECR离子源引出离子束流的大小,从而推断微波信号源的放电过程是否正常,然后调整ECR离子源,最终使中子发生器工作在最佳状态.从ECR离子源后面的引出电极测得的最大束流为20 mA,且工作长时间稳定,当微波功率在160 W～500 W之间时,放电效果较好,离子束流随微波功率的增加而增加.
ECR离子源 微波功率 在线测量 离子束流 ECR ion source Microwave power On-line measurement Ion beam current
充等离子体高功率微波源PASOTRON的高压直流电源工作电压为-70kV～-150kV、电流为300A左右,而调制器又悬浮于此高压上工作(电流为60A,脉宽60～120μs）。在工作中,一旦出现管子打火,很容易打坏管子、高压直流电源、调制器或控制柜的电路模块。因此,其控保系统就显得尤为重要。为此采用一种专门研制的高压撬棒,利用简单的自触发电路,达到了满意的保护效果。实验证明,从管子打火到撬棒管作出分流仅滞后150ns,可以分流掉滤波电容中98％以上的储能,工作稳定可靠。
撬棒 调制 crowbar PASOTRON PASOTRON modulation
