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基于HPM器件的二次电子倍增效应的模型建立及特性研究

张宇  
【摘要】:随着近几年科学技术的不断进步,各行各业对高功能率微波的需求越来越多,因此对其性能要求也在不断提高,随着对其诸如输出功率,输出频率、能量等指标要求的不断提高,高功率微波技术的发展也会出现一些新的问题需要我们去解决。在这些问题中主要包含脉冲缩短和馈源介质窗击穿问题。研究发现二次电子倍增是引起脉冲缩短、馈源介质窗击穿的最主要原因,因此对二次电子倍增效应的研究具有很重要的理论研究和实际应用价值,通过研究,掌握其产生原因,变化规律等特性,可以很好的解决上述两个问题,突破制约高功率微波源技术向高功率、高效率发展的瓶颈,从而可以更好的推动高功率微波技术的发展。 在高功率微波源器件的波束相互作用腔中,一般有射频场、聚焦磁场和空间电荷,空间电荷产生的静电场与空间电荷形成自洽相互作用。在以往的研究中往往忽略了磁场的作用,并且空间静电场以常数来处理。本论文以磁绝缘传输线振荡器(MILO)的结构为例,在考虑由内部电流产生的聚焦磁场、空间电荷场和空间电荷相互作用基础上,首先计算分析了自绝缘磁场对二次电子倍增效应(multipactor)的影响;然后通过对泊松方程求解得到空间电荷的直流自洽场,在此基础上建立单边二次电子倍增效应(mulitpactor)模型,并对二次电子倍增效应和电子与腔壁碰撞过程中的能量交换的时间演化特性进行了计算分析,讨论了电子的斜入射和磁场对电子二次倍增效应的影响及腔结构对二次电子倍增效应的影响。


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