永磁包裝可調(diào)諧相對論磁控管的研究.pdf

1、在廣泛調(diào)研了相對論磁控管（RM）研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，首先對RM的Hull截止條件和Buneman-Hartree同步條件進(jìn)行了理論分析，利用數(shù)值模擬方法得到了兩種經(jīng)典RM諧振系統(tǒng)的色散曲線，并比較了兩種經(jīng)典RM諧振系統(tǒng)的工作區(qū)域和色散特性曲線，指出10腔旭日型RM較A6型RM而言，有更寬的工作區(qū)域，同時有更好的模式隔離，更利于RM的穩(wěn)定工作。
　　在整合實(shí)驗(yàn)室已有資源的研究成果的基礎(chǔ)上，提出了世界上第一支永磁包裝可調(diào)諧相對論磁控管的

2、設(shè)計(jì)方案，對方案的可行性進(jìn)行了論證，并對永磁包裝可調(diào)諧相對論磁控管進(jìn)行了前期實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)加工了一個小腔深度可調(diào)的十腔旭日型陰極結(jié)構(gòu)，對永磁包裝下的RM調(diào)諧性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，通過改變小諧振腔深度，頻率變化范圍為2.73GHz-2.88GHz，輸出功率均大于1GW，效率在13％左右。同時進(jìn)行了10Hz重復(fù)脈沖實(shí)驗(yàn)，在10Hz重復(fù)脈沖下，永磁包裝RM取得了大于700MW的輸出功率，效率大于8%。本次實(shí)驗(yàn)是在原有的永磁裝置上進(jìn)行的，其磁場

3、峰值場強(qiáng)為5940Gs。
　　首次對磁場軸向不均勻性對RM性能的影響進(jìn)行了研究。首先，針對廣泛存在的磁場軸向不均勻性，分析了磁場不均勻性的來源及磁場各分量的空間分布，指出在軸向不均勻磁場中，磁場的徑向分量是很小的，可以忽略。其次，分析了電子在正交靜電場的軸向不均勻靜磁場下的運(yùn)動軌跡，定性分析得出其必然導(dǎo)致RM模式競爭加劇的結(jié)論，電子的軸向漂移會加劇這一作用。接著利用粒子模擬軟件對軸向不均勻磁場下的RM進(jìn)行了粒子模擬研究。粒子模擬結(jié)

4、果與前面的理論分析一致，粒子模擬結(jié)果表明，當(dāng)磁場軸向不均勻度小于6.9%時，RM可以正常工作。同時還發(fā)現(xiàn)一定程度的磁場軸向不均勻性（不均勻度在4%-6%之間時）可加速RM的起振。最后對減小磁場軸向不均勻性對RM影響進(jìn)行了理論分析和粒子模擬研究，結(jié)果表明加長陰極桿能有效抑制電子軸向漂移，從而減小磁場軸向不均勻性引起的模式競爭。同時，與理想均勻場下短陰極支撐桿的仿真結(jié)果相比，實(shí)驗(yàn)測不均勻磁場下長陰極支撐桿的輸出功率的效率都增加了約11%。<