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带状电子注的形成,传输与应用研究

王战亮  
【摘要】:带状(或片状,高椭圆率)电子注器件,也被称为平板结构器件,是微波,毫米波电真空器件新的发展方向之一,也是一个正在被不断开拓的领域。由于带状电子注器件具有空间电荷场低,能够传输大电流等一些独特的优点,使它更适用于产生高频率,高功率的辐射。而高频率(频率高至太赫兹),高功率(功率高至吉瓦级)的电真空器件一直以来都是我们追求的目标,因此,对带状电子注器件的研究是非常必要的。 本文对带状电子注的形成和稳定传输进行了深入的研究,主要工作如下: 一、基于对轴对称收敛型皮尔斯枪研究,提出了设计了带状电子注电子枪的方法,并采用该电子枪直接发射了带状电子注。 二、研究了采用磁四极子对圆柱形电子注进行水平方向扩散,垂直方向压缩,从而形成带状电子注的方法。 三、提出并研究了椭圆螺线管压缩圆柱形电子注形成带状电子注的方法。 四、研究了在螺线管磁场中带状电子注Diocotron不稳定性(即Diocotron模)的形成。分析了各个参数对Diocotron不稳定性的影响。 五、对周期磁场结构(包括周期摇摆磁场,周期凹凸磁场)抑制Diocotron不稳定性,稳定传输带状电子注的条件进行了深入研究。 六、提出了周期对称和非对称磁四极子能够稳定传输带状电子注,并通过分析得到了其稳定传输带状电子注的条件。 七、分析了周期椭圆螺线管磁场,并对该磁场以及其稳定传输带状电子注的条件进行了系统研究。 八、组建了带状电子注器件的实验平台,正在开展带状电子注器件的实验研究。 通过本文的研究,在现有的条件下,带状电子注的形成和稳定传输(即聚焦并抑制Diocotron不稳定性)是可行的,进一步推动和发展带状电子注器件是必须也是现实的。本文的研究为进一步发展高功率、高频率带状电子注电真空器件打下了良好的基础。


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