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
设计了一种非浸没式小型化轴向无箔二极管, 其阴极发射区位于螺线管中心孔以外, 采用螺线管、永磁体和软磁体构成的复合引导磁场系统。采用CST优化设计二极管结构, 使其满足800 kV电压下绝缘要求; 优化设计磁场系统结构及物理参数, 使其满足引导强流相对论电子束高效率传输的要求。采用粒子模拟（PIC）软件仿真电子束产生及传输过程, 验证其高传输效率。设计的阳极筒直径比原结构缩小约40%, 在产生同样均匀区轴向磁场强度情况下, 引导磁场重量和功耗比原结构降低约40%, 仿真结果显示主引导磁场0.85 T下, 8 kA电流能够实现100%传输效率。
无箔二极管 小型化 非浸没式 复合引导磁场 传输特性 foilless diode miniturization non-immersion composite guide magnetic field transmission characteristic 强激光与粒子束
2018, 30(10): 103002
西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
通过在强磁场条件下,利用环形刀口石墨阴极(刀口尺寸38~39 mm)开展电子束轰击收集极内表面铜箔和垂直轰击金属靶片实验,对无箔二极管中电子束的空间密度分布进行了初步研究,并对其产生原因进行了分析。研究结果表明,电子束径向分布在37.2~40.2 mm,存在密度较高区域(38.8~39.4 mm)和密度最大值点(39.2 mm),且均偏向于阴极外侧。无箔二极管环形阴极爆炸发射产生电子束的径向密度分布可用偏态分布近似。
无箔二极管 强流电子束 空间密度分布 foilless diode intense electron beam space density distribution 强激光与粒子束
2014, 26(4): 043006
中国工程物理研究院 应用电子学研究所 高功率微波技术实验室， 四川 绵阳 621900
从二极管设计基础出发，对高功率无箔二极管动力学特征进行了模拟分析。结果表明：电子回轰必须被隔断，不仅不能让其轰击支撑绝缘体，也不能轰击二极管管壁。在直线变压器长脉冲功率源二极管实验研究中，通过合理设计阴极屏蔽座，获得了重复频率25 Hz、功率约5 GW、功率传输系数超过95%的环形电子束输出。
直线变压器 长脉冲高功率源 无箔二极管 电子回流 linear transformer driver long pulse high power generator foilless diode electron back flow
针对基于SOS脉冲功率源S-5N的输出特点,利用PIC数值模拟软件,为S-5N设计了能够工作在低引导磁场条件下的无箔二极管系统,并在S-5N脉冲功率源上进行了低引导磁场环形强流电子束产生的实验研究.在引导磁场为0.5 T条件下,无箔二极管电流输出波形近似为梯形波,脉冲上升沿约9 ns,平顶部分约26 ns,二极管电压420 kV,电流2.7 kA,束斑平均半径约16 mm,具有良好的均匀性.
无箔二极管 强流环形电子束 低引导磁场 Foilless diode Annular electron beam Low guiding magnetic field
西安交通大学 电子物理与器件教育部重点实验室,陕西西安,710049
为了在无箔二极管电磁PIC模拟中采用与电磁场自洽的空间电荷限制发射模型,对查尔特定律模型、高斯定律模型和一维二极管模型进行了理论分析和实例模拟比较.模拟结果表明,三种模型都能与电磁场自洽并反映外加磁场对发射电流的影响,但高斯定律模型受网格剖分粗细程度的影响较大且容易产生振荡,一维二极管模型在网格参数合理的情况下结果与查尔特定律模型基本接近,但需要求解超越方程,花费时间多.通过对模拟结果进行分析和比较,认为外加磁场对电子发射模型本身的影响很小,在电磁PIC数值模拟中可以不考虑,因此,查尔特定律模型更适合用于无箔二极管的电磁PIC模拟.
无箔二极管 电磁PIC 空间电荷限制发射 Foilless diode Particle-in-cell Space charge limited emission 强激光与粒子束
2003, 15(10): 1007
中国工程物理研究院,应用电子学研究所,四川,绵阳,621900
主要叙述高功率二极管的理论模型和结构设计,采用基于引导磁场和相对论近似情况下的空间电荷限制流模型,对磁浸没无箔二极管产生的空心相对论电子束进行了动态数值模拟,研究了二极管几何结构及引导磁场对二极管束流特性的影响.
电子束 无箔二极管 引导磁场 数值模拟 electron-beam foilless diode guide magnetic-field numerical simulation
