EIO強流電子光學(xué)系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、強流電子光學(xué)系統(tǒng)主要包括電子槍和聚焦系統(tǒng)兩個部分，其設(shè)計目的是作為器件的能量源，提供滿足要求的電子注，前者負責(zé)注的產(chǎn)生，后者負責(zé)注的聚焦，在粒子加速器、自由電子激光、高功率微波源等方面均有重要應(yīng)用。伴隨基于真空電子學(xué)的太赫茲輻射源的迅速發(fā)展，強流電子光學(xué)正面臨新的機會和挑戰(zhàn)。本論文工作即立足于開展低頻太赫茲輻射源——擴展互作用振蕩器(EIO)實驗的實際需求，對EIO電子光學(xué)系統(tǒng)進行了研究與設(shè)計，主要內(nèi)容和相關(guān)結(jié)論如下：
　　 分

2、析和綜述了空間電荷限制流，特別是二維空間電荷限制流的發(fā)展現(xiàn)狀；利用粒子模擬軟件MAGIC(2D)研究了Ka波段EIO軸對稱皮爾斯電子槍中空間電荷限制電流流通問題，總結(jié)出一些具有實際意義的規(guī)律，包括：平板電子槍具有比皮爾斯電子槍更大的空間電荷限制電流密度；皮爾斯聚焦極的應(yīng)用極大地抑制了電流密度的增強效應(yīng)，所提供的穩(wěn)態(tài)空間電荷限制電流值幾乎與一維情況下相等；皮爾斯聚焦極高度和施加縱向磁場大小對限制流影響很小等。
　　 利用三維仿真軟

3、件CST粒子工作室設(shè)計了Ka波段EIO圓柱狀電子光學(xué)系統(tǒng)，詳細分析了電子槍各結(jié)構(gòu)參數(shù)對電子注品質(zhì)的影響，總結(jié)了適用于設(shè)計和優(yōu)化軸對稱皮爾斯電子槍的規(guī)律：對于電流值，聚焦極近軸點對其影響最大；近軸點固定時，電流隨聚焦極角度的正切值呈接近線性變化，而與聚焦極高度幾乎無關(guān)等。根據(jù)徑向力平衡理論計算了聚焦磁場，實現(xiàn)了電子注無脈動傳輸。MAGIC二維粒子模擬以及本章的CST三維仿真皆證明，對于限制流，最大的差別在于有無聚焦極，而非其高度，但往往聚