强流相对论环形电子束的周期磁场引导技术研究
发布时间：2021-12-18 07:49
当前高功率微波技术的迫切需求之一是将高功率微波源变成实用可靠的系统。高功率微波源在运行中将电子束的能量转化为微波能量,在这一过程中往往需要外加磁场引导电子束的稳定传输。当前高功率微波源中磁引导系统的体积、重量和功耗都很大,在工程化的角度上变得越来越不实用。周期永磁聚焦系统具有重量轻、不耗能的特点。在此背景下,本文研究周期永磁聚焦系统下强流环形电子束的传输可行性,研究具有重要的科学和实用价值。根据同轴相对论速调管中强流相对论环形电子束和器件结构的特点,本文采用同轴周期永磁聚焦系统。论文先推导同轴周期永磁聚焦系统的磁场近似表达式,后运用单电子运动理论分析得到强流电子束传输的径向平衡方程,并得到电子束的稳定传输条件。为了分析强流电子束的传输特性,建立电子束传输模型,探讨了周期磁场参数影响电子束传输的一般规律。针对同轴相对论速调管放大器,结合理论与分析设计同轴周期永磁聚焦系统,在模拟中进一步验证周期磁场聚焦相对论环形电子束传输的可行性。本论文的主要研究内容如下:根据需要选择合适的磁路结构形式,即场型为周期性会切场,磁路结构为Halbach类型。根据磁场的结构形式和边界条件求得磁场的近似表达式,...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁滞回曲线
图 1-9 SLAC 速调管中的 PPM 聚焦系统[29]s（屏蔽流）和1953Gs（部分限制流），其永磁材料的质量仅聚焦，其质量为500kg，耗散功率为10kW。此速调管经过W 的功率。基于该研究，SLAC 和加州大学戴维斯分校（ GW 级的多注速调管设计，该实验同样采用周期永磁聚焦形束可以获得更高的导流系数，所以它在 HPM 产生中具有束相同，PPM 聚焦对环形束也非常有利。对于环形电子束的传输，前人进行了部分理论分析，还对其在同轴返波管和进行了模拟。设计主要有两种考虑，一种是波状聚焦，另一[31]。HPM 发生器中的自由电子脉塞或 Ubitron 中的束-波互状聚焦，这些器件的基本工作原理中需要周期磁场的构磁路，磁场采用波状聚焦方式，如图 1-10 所示，McDerm电子激光发生器，采用 500kV，1kA 的电子束，在频率 1 250MW 的输出功率[32]。利用 2.5 维 PIC 代码 MAGIC，B
90Gs（屏蔽流）和1953Gs（部分限制流），其永磁材料的质量仅为4线包聚焦，其质量为500kg，耗散功率为10kW。此速调管经过改进 75MW 的功率。基于该研究，SLAC 和加州大学戴维斯分校（UC展了 GW 级的多注速调管设计，该实验同样采用周期永磁聚焦[30]。于环形束可以获得更高的导流系数，所以它在 HPM 产生中具有较大笔形束相同，PPM 聚焦对环形束也非常有利。对于环形电子束在周统中的传输，前人进行了部分理论分析，还对其在同轴返波管和自由应用进行了模拟。设计主要有两种考虑，一种是波状聚焦，另一种是聚焦[31]。HPM 发生器中的自由电子脉塞或 Ubitron 中的束-波互作用的波状聚焦，这些器件的基本工作原理中需要周期磁场的作用h 结构磁路，磁场采用波状聚焦方式，如图 1-10 所示，McDermott 等自由电子激光发生器，采用 500kV，1kA 的电子束，在频率 11.4G到了 250MW 的输出功率[32]。利用 2.5 维 PIC 代码 MAGIC，Balkc 1GW、S 波段、工作在同轴腔 TE016模式的 Ubitron 振荡器。它在束束流 9.6kA 的情况下，只需要峰值磁场 0.033T 就获得 1GW 的功
【参考文献】：
期刊论文
[1]RKA引导磁场设计研究[J]. 杨晓亮,朱磊,罗光耀,金晖. 微波学报. 2014(S1)
[2]X波段三重轴相对论速调管放大器的设计[J]. 刘振帮,黄华,金晓,陈怀璧. 物理学报. 2011(12)
[3]强流环形电子束在同轴永磁Halbach结构磁路中传输的初步分析[J]. 缪茜茜,刘列. 中国物理C. 2008(S1)
[4]环形电子束在周期永磁场中传输的理论研究[J]. 马乔生,张永辉,常安碧,周传明. 核技术. 2005(07)
[5]周期永磁磁场导引环形强流电子束研究(英文)[J]. 杨建华,张亚洲,张建德,舒挺,李传胪. 强激光与粒子束. 2002(05)
博士论文
[1]强流相对论带状电子束的产生与传输[D]. 杜广星.国防科学技术大学 2010
[2]超导装置磁体电磁设计及其实践[D]. 宋萌.华中科技大学 2011
[3]带状电子注的形成，传输与应用研究[D]. 王战亮.电子科技大学 2010
[4]S波段长脉冲相对论速调管放大器的理论与实验研究[D]. 黄华.中国工程物理研究院 2006
本文编号：3541951
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁滞回曲线
图 1-9 SLAC 速调管中的 PPM 聚焦系统[29]s（屏蔽流）和1953Gs（部分限制流），其永磁材料的质量仅聚焦，其质量为500kg，耗散功率为10kW。此速调管经过W 的功率。基于该研究，SLAC 和加州大学戴维斯分校（ GW 级的多注速调管设计，该实验同样采用周期永磁聚焦形束可以获得更高的导流系数，所以它在 HPM 产生中具有束相同，PPM 聚焦对环形束也非常有利。对于环形电子束的传输，前人进行了部分理论分析，还对其在同轴返波管和进行了模拟。设计主要有两种考虑，一种是波状聚焦，另一[31]。HPM 发生器中的自由电子脉塞或 Ubitron 中的束-波互状聚焦，这些器件的基本工作原理中需要周期磁场的构磁路，磁场采用波状聚焦方式，如图 1-10 所示，McDerm电子激光发生器，采用 500kV，1kA 的电子束，在频率 1 250MW 的输出功率[32]。利用 2.5 维 PIC 代码 MAGIC，B
90Gs（屏蔽流）和1953Gs（部分限制流），其永磁材料的质量仅为4线包聚焦，其质量为500kg，耗散功率为10kW。此速调管经过改进 75MW 的功率。基于该研究，SLAC 和加州大学戴维斯分校（UC展了 GW 级的多注速调管设计，该实验同样采用周期永磁聚焦[30]。于环形束可以获得更高的导流系数，所以它在 HPM 产生中具有较大笔形束相同，PPM 聚焦对环形束也非常有利。对于环形电子束在周统中的传输，前人进行了部分理论分析，还对其在同轴返波管和自由应用进行了模拟。设计主要有两种考虑，一种是波状聚焦，另一种是聚焦[31]。HPM 发生器中的自由电子脉塞或 Ubitron 中的束-波互作用的波状聚焦，这些器件的基本工作原理中需要周期磁场的作用h 结构磁路，磁场采用波状聚焦方式，如图 1-10 所示，McDermott 等自由电子激光发生器，采用 500kV，1kA 的电子束，在频率 11.4G到了 250MW 的输出功率[32]。利用 2.5 维 PIC 代码 MAGIC，Balkc 1GW、S 波段、工作在同轴腔 TE016模式的 Ubitron 振荡器。它在束束流 9.6kA 的情况下，只需要峰值磁场 0.033T 就获得 1GW 的功
【参考文献】：
期刊论文
[1]RKA引导磁场设计研究[J]. 杨晓亮,朱磊,罗光耀,金晖. 微波学报. 2014(S1)
[2]X波段三重轴相对论速调管放大器的设计[J]. 刘振帮,黄华,金晓,陈怀璧. 物理学报. 2011(12)
[3]强流环形电子束在同轴永磁Halbach结构磁路中传输的初步分析[J]. 缪茜茜,刘列. 中国物理C. 2008(S1)
[4]环形电子束在周期永磁场中传输的理论研究[J]. 马乔生,张永辉,常安碧,周传明. 核技术. 2005(07)
[5]周期永磁磁场导引环形强流电子束研究(英文)[J]. 杨建华,张亚洲,张建德,舒挺,李传胪. 强激光与粒子束. 2002(05)
博士论文
[1]强流相对论带状电子束的产生与传输[D]. 杜广星.国防科学技术大学 2010
[2]超导装置磁体电磁设计及其实践[D]. 宋萌.华中科技大学 2011
[3]带状电子注的形成，传输与应用研究[D]. 王战亮.电子科技大学 2010
[4]S波段长脉冲相对论速调管放大器的理论与实验研究[D]. 黄华.中国工程物理研究院 2006
本文编号：3541951
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