强激光与粒子束
2020, 32(7): 075002
在Ku波段低磁场相对论返波管中, 由于阴极发射的角向不均匀性, 产生的微波除了TM01模, 还有主模TE11等其他微波模式。由于目前设计的圆波导耦合器只能测量TM01模式功率, 其他微波模式存在会导致在线微波波形异常, 给在线测量带来困难。本文设计了一种模式抑制器, 其结构由5个腔组成。通过数值模拟和实测结果得出: TM01模在频率14.8~15 GHz衰减小于0.1 dB, 而对其他模式, 如主模TE11模式微波能够全反射。模式抑制器置于相对论返波振荡器(RBWO)与圆波导耦合器之间, 实验观察在线输出微波与辐射场波形一致, 微波功率符合较好。
高功率微波 模式抑制器 在线测量 圆波导耦合器 High-Power Microwave(HPM) mode suppressor microwave measurement coupler 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(1): 112
通过优化设计法拉第筒的响应电阻和分布电感，在“ TPG700”平台上对无箔二极管阴极发射的环形电子束束流进行轴向测试。结果表明，无波二极管工作在低磁场 (<1 T)条件下，在二极管电压较低时，优化后的法拉第筒测试获得的电子束束流前沿较慢，随着二极管电压的升高，电子束束流前沿明显变快；在强磁场 (>2 T)条件下，法拉第筒测试结果与罗果夫斯基线圈测试结果一致。该结果表明，相比于罗果夫斯基线圈，法拉第筒更能准确地测试出无箔二极管的前向电子束束流。
束流测量 法拉第筒 二极管电压 二极管电流 electric beams measurement Faraday cup diode voltage diode current 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(3): 536
1 西北核技术研究所 高功率微波技术重点实验室，陕西 西安 710024
2 上海交通大学 物理与天文学院，上海 200240
探索提高真空击穿阈值的方法，对脉冲功率技术的发展和应用具有重要意义。在金属表面电子发射理论分析的基础上，采用有限元法计算电极表面电场随二极管电压的变化规律，设计实验系统，并开展实验研究。实验对比钛合金TC4阴极在不同表面粗糙度下真空击穿阈值，实验表明，当阴极表面粗糙度(轮廓最大高度Rz)分别为26.13?m,10.41?m,6.75?m,1.12?m,0.13?m时，击穿阈值分别为306?kV/cm,345?kV/cm,358?kV/cm,392?kV/cm,428?kV/cm。当Rz由26.13?m减小至0.13?m时，击穿阈值提高39%。金属表面击穿阈值随Rz减小而提高，减小金属表面的Rz，是提高真空击穿阈值的有效方法。
场致爆炸电子发射 表面粗糙度 真空击穿阈值 field-induced explosive electron emission surface roughness vacuum breakdown threshold 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(1): 174
西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
设计了一种工作在Ku波段的低磁场同轴相对论返波管。器件工作在同轴TM01近π模式, 采用两段式慢波结构构型, 在前后段慢波结构中分别主要进行电子束调制与能量提取, 以实现高效率工作。通过设计非对称反射腔, 引入电子束预调制, 进一步加深电子束调制深度, 提高了束波互作用效率。通过调节慢波结构中间漂移段长度, 进一步优化器件内部场分布, 提取段慢波结构处轴向电场强度得到显著增强, 器件工作效率可提升至35%。最终, 当磁场强度0.6 、二极管电压490 V、二极管电流7.5 A时, 获得1.27 GW微波输出, 效率约35%, 微波频率为14.7 GHz。
高功率微波 低磁场 同轴相对论返波管 高效率 Ku 波段 电子束预调制 high power microwave low magnetic field coaxial relativistic backward wave oscillator high efficiency Ku band electron beam pre-modulation 强激光与粒子束
2016, 28(9): 093002
1 西北核技术研究所 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
2 中国科学院 电工研究所, 北京 100190
报道了用于高功率相对论返波管振荡器的永磁体的设计和试制。以Halbach阵列结构为基础,通过选择高性能的永磁材料,调整磁钢的充磁方向、排列方式和尺寸,优化设计了可用于某相对论返波管振荡器的永磁体结构,其均匀区磁场强度0.98 T。采用粒子模拟方法,进行了永磁体与返波管振荡器的一体化设计,设计结果表明：器件输出功率超过1 GW,设计的永磁体能够满足器件对磁场强度和位形的要求。对永磁体进行了试制和测试,测试结果为：均匀区磁场0.88 T,均匀区长110 mm,磁体重量约306 kg。
高功率微波 相对论返波管 Halbach阵列 永磁体 high power microwave relativistic backward wave oscillator Halbach array permanent magnet 强激光与粒子束
2016, 28(3): 033017
