中空电子注电子枪的设计.pdfVIP

中空电子注电子枪的设计 王华军1 李宏福2 (1．成都理工大学信息工程学院2．电子科技大学物理电子学院) 【摘要】本文根据回旋管的提高工作效率和改善性能的要求进行大回旋 电子注电子枪的第一部份，即无磁场时的中空电子注电子枪的设计．在工 作中，我们首先进行了工程设计，然后，根据一定的理论基础和数理模型 建立和编制了大型设计计算程序LGUN，在这个平台上，我们经过多次的 设计计算，最后得到了符合要求的中空电子注电子枪．这为进一步的研究 设计奠定了基础． 关键词：回旋管电子枪中空电子注程序设计数值计算 一、 前言 当回旋管进一步向更高频段发展时，遇到了许多困难。其中最为突出的困难就 是直流磁场问题。当回旋管工作在基波模式时，其工作频率直接依赖于直流磁场。 例如当工作波长为lmm，所需磁场120KGs。目前，在一般技术情况是很难实现的。 如果采用高次回旋谐波可以成倍地降低工作磁场，对于普通的小回旋电子注的 回旋管来说，工作效率大大降低。若采用大回旋电子注可以大大地提高工作效率。 虽然采用大回旋电子注能够提高回旋管的工作效率，但是对电子光学系统提出了 更高的要求，即要求入射到互作用腔的电子注必须具有很高的横向能量。而大回 旋电子注具有很高的横向能量，因此，产生大回旋电子注电子枪的设计成为了一 个重要的研究课题。 我们对回旋管大回旋电子枪设计分两部份。第一部份是进行形成中空电子注的 设计。在这一部份中，首先进行了大回旋电子枪电极形状的初步设计。然后根据 相应的理论和数理模型，自己编制了一套大型的程序LGUH，并利用自己编制的这 一大型程序进行设计计算。最后得到了一把形成空心电子注的电子枪。第二部份 是进行在有磁场作用下的大回旋电子枪设计。这一部份是在第一部份设计的结果 的基础上，加入具有一定分布曲线的磁场，最终得到了一把性能优良的回旋管大 回旋电子枪。目前我们已经进行的工作就是完成第一部份的设计计算。 349 二、设计原理 根据Pierce切割原理和受Pierce电子注产生的启发，我们来设计回旋管大回 旋电子枪，并由此电子枪产生大回旋 电子注。各参量如图1所示。具体的 原理和理论如下所述。 最内层轨迹射线转折点的折射角 晚近似表示为 图1中空电子注电子枪计算参量不慈图 这里y=ln(％口)，Rc、心分别为阴极和阳极的圆半径。色为最内层轨迹射线 转折点的入射角。仗是与y有关的函数。 (2) 一口=y一0．3y2+o．075矿一0．0143y4+o．0022Ts一… 特别地，当Oi≠0，≯f=0时，由(1)可得 z 1 0．417 (3) 1’P+O．0098y4+O．0013y5 0．7498y+0．2062y2+O．05 由(3)可求得一个实根为y=0．483，因此可得到 墨：∥：1．618 (4) 兄 即 叠：1．618 (5) ‰ 么，厂wi分别为电子注最内层轨迹的起始位置和注腰位置的量。 同样，根据阴极发射面的性质和一些几何关系可得到： 阴极球半径为： Rc％眈