慢波电子回旋脉塞的效率研究

摘要

电子回旋脉塞(ECM)是一种基于电子回旋谐振受激辐射，从而实现电磁波放大的高功率微波放大原理。ECM设备在毫米和亚毫米波的电磁频谱领域已有很多应用，如:聚变等离子体加热、先进的雷达、工业加工、材料特性、粒子加速、跟踪空间目标。虽然ECM具有广泛的应用前景，但同时也面临着自己的问题，如能量转换效率太低，器件体积太大等问题。本文在大信号近似下，对于基于反常多普勒效应的慢波ECM，提出一种可以大幅提高其能量转换效率的方案。通过引入渐变引导磁场和渐变折射率介质，可以将电子与电磁场之间的共振维持更长的时间，从而达到更高的能量转换效率。数值计算表明，渐变引导磁场和渐变折射率的同时调制要比其中任一单独调制对效率的增幅要高，可以在更短时间内达到更高效率。此外，该方案在太赫兹波段和电子注轴向速度离散的情况下对能量转换效率也有很大的提高。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 研究现状

1．3 本论文选题的目的及主要工作

第二章 电子回旋脉塞原理

2．1 电子与场相互作用的分析模型

2．1．1 点电荷模型

2．1．2 流体力学模型

2．1．3 等离子体动力学模型

2．2 电子在电磁场的群聚现象

2．2．1 角向群聚

2．2．2 轴向群聚

2．3 电子回旋脉塞的物理解释

2．3．1 经典解释

2．3．2 量子力学解释

第三章 渐变折射率介质对ECM效率的影晌

3．1 理论分析

3．2 数值模拟

第四章 渐变引导磁场对ECM效率的影响

4．1 理论分析

4．2 数值模拟

第五章 ECM效率优化方案

5．1 理论分析

5．2 数值模拟

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

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