在3维Yee网格和蛙跳模型上建立了一种合理的描述阳极栅网中电子散射过程的物理模型，在经典碰撞理论基础上推导了散射角和动量公式,并运用蒙特卡罗法模拟了高斯分布电子束在径向虚阴极情景下的阳极栅网散射过程。模拟结果出现了明显的虚阴极现象，平均功率0.60 GW，虚阴极效率4.5%，微波主频4.7 GHz，主模是TM 01模。这些参数与文献模拟的数据基本符合，证明了虚阴极中阳极栅网数值模拟实现的正确性。
粒子模拟 蒙特卡罗法 阳极栅网 同轴虚阴极 particle-in-cell simulation Monte-Carlo method anode grid coaxial virtual cathode oscillator
1 安徽工业大学 电气信息学院, 安徽 马鞍山 243002
2 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
描述了小空间尺度下一种硅外延平面二极管过流时的实验现象, 以电压调控开关的模型解释这种现象。通过电压调控开关模型的二极管间隙间电势变化过程的定性分析可知, 由于空间电荷效应, 超过或临界空间电荷时, 二极管电流有可能呈现振荡特性。通过无限大空间内薄束漂移的时间行为证明了这种振荡存在的可能性。用非线性方程的数学模型对这种现象做了仿真, 仿真结果与实验现象相吻合。
张弛振荡 电压调控开关 虚阴极 漂移 粒子群聚 渡越时间 relaxation oscillation voltage-controlled switch virtual cathode drift particle aggregation transit time
1 电子科技大学物理电子学院,四川,成都,610054
2 西南科技大学理学院,四川,绵阳,621002
3 北京应用物理与计算数学研究所,北京,100088
提出了一种新型的高功率虚阴极径向反射速调管振荡器,它结合了虚阴极振荡器容易起振和速调管微波产生效率较高的特点.利用虚阴极反射电子束对调制腔的正反馈,可以减小起振电流和起振时间,而且提高了微波产生效率.它是一种结构简单、紧凑的器件.用2.5维PIC程序对这种器件进行了数值模拟研究.得到的数值模拟结果表明,输入电压620 kV,电流25 kA,输出微波周期平均功率为2.5 GW.虚阴极振荡频率被锁定,频率为1.25 GHz.
虚阴极 径向反射速调管振荡器 高功率微波 Virtual cathode Radial reflex klystron oscillator High power microwave 强激光与粒子束
2005, 17(11): 1725
国防科学技术大学,理学院,湖南,长沙,410073
采用小信号理论,在考虑到透射、反射束电子不同作用下,分析了虚阴极振荡器产生微波的机制,获得了计算微波主频的方法,讨论了增强束波作用效率的方法,并提出一种新型结构的虚阴极振荡器。该振荡器的阳极后放置了一个谐振腔,谐振腔长度很小,虚阴极不能在其中形成,谐振腔受到反射电子束激励并建立强场,场对入射电子进行调制,同时采用同轴结构引出微波。利用2.5DPIC程序对新型的结构进行了数值模拟,验证了理论分析的正确性。在入射电子束电子能量为520keV和电子束流12.5kA的条件下,获得微波平均功率为1GW,频率为3.66GHz,平均束波转换效率为15.3%。
虚阴极 高功率微波源 PIC模拟程序 Virtual cathode High power microwave source PIC simulation program
