强流相对论多注电子束的产生与传输技术研究

摘要

相对论速调管（RKA）在高能粒子加速器、高功率雷达、通信系统方面有着非常广泛的应用与发展前景，但常规的相对论速调管难以满足日益提高的功率需求。相对论多注速调管由于采用多个低导流系数电子束并行工作，具有更高的效率、更低的工作电压、较高的总束流，因而能满足日益提高的功率需求。国内强流相对论多注速调管的研究才处于起步阶段，关于强流相对论多注电子束的产生与传输的研究是未见报道的。本文正是基于这方面的需求而进行的，对扇形与圆形强流相对论多注电子束的产生与传输进行了研究，对其传输特性进行了分析，可以为强流相对论多注速调管的设计提供一定的参考。
　　本文首先通过CST模拟与实验研究了扇形多注强流相对论电子束的产生与传输，并与理论推导进行了验证，得出了以下结论：
　　1.扇形电子束主要是由扇形阴极的端角、外边沿、侧边沿发射产生。
　　2.扇形电子束的自电场与感应电场的叠加作用，使其在空心漂移管传输过程中产生了以自身为中心的角向旋转；同时，又由于空心漂移管中自电场之间的相互影响，使其产生了以系统为中心的角向旋转。
　　3.多扇形孔漂移管中相互独立的通道隔绝了自电场之间的相互影响，扇形电子束在多扇形孔漂移管传输过程中，仅绕自身的中心旋转，并未绕系统中心旋转。
　　然后本文鉴于扇形电子束在传输过程中会绕自身中心旋转，通过CST仿真分析了圆形强流相对论电子束的产生与传输，并比较了在二极管区域内伸入内导体与不伸入内导体对电子束传输的影响，同时，对轴向磁场、阳极电压、电极间距对束流传输的影响也作了分析。得出以下结论：
　　1.在二极管区域内伸入内导体可以使阴极端面电场分布相对更均匀，从而使电子束在传输过程中受力更均匀，因而可以提高束流通过率。
　　2.通过改变阳极电压、阴阳极间距可以改变束流大小，进而改变了空间电荷效应，从而影响束流通过率。
　　3.增强轴向磁场能够克服束流空间电荷效应引起的束流扩散，进而可以提高速流通过率。

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第一章 绪 论

1.1引言

1.2 多注速调管的发展历史与现状

1.3 本论文的主要工作

第二章 二极管理论

2.1电子束源

2.2电子束二极管

2.3 强外加磁场的电子束二极管

2.4本章小结

第三章 强流电子束传输理论

3.1 来自浸没式阴极的束流传输

3.2 带状束理论

3.3 本章小结

第四章 扇形多注强流相对论电子束的产生与传输

4.1引 言

4.2 发射机制

4.3 模拟仿真

4.4 实验结果及讨论

4.5 本章小结

第五章 圆形多注强流相对论电子束的产生与传输

5.1 引言

5.2 模拟仿真

5.3 参数分析

5.4本章小结

第六章 总 结

6.1 本文工作总结

6.2 对今后工作的思考

致谢

参考文献

硕士期间取得的研究成果