电子束在等离子体微波器件中的脉动.pdfVIP

　第11卷　第1期 强 激 光 与 粒 子 束 . 11, . 1　 V o l N o 　1999年2月 H IGH POW ER LA SER AND PA R T ICL E BEAM S Feb. , 1999　 电子束在等离子体微波器件中的脉动 陈　希　谢文楷　刘盛纲 ( 电子科技大学高能电子学研究所, 成都 610054) 　　摘　要　对填充等离子体漂移空间小脉动电子束进行了近似分析, 对大脉动电子束进行 了较精确的计算, 结果表明虽然 区和 区束的脉动性能各不相同, 但幅度和波长均受限于电 子入射的初始条件和等离子体参数, 当其它条件给定后存在一最佳等离子体填充密度。 　　关键词　磁自聚焦　电子束　等离子体　脉动 　　中图分类号　TN 136; TN 128 　　在微波电子器件中, 为使直流电子束和高频场进行有效的能量交换, 不仅要求一个有足够 功率并在所要求的距离内维持一定形状的电子束, 而且要求电子束有清晰的轮廓和较小的脉 动, 以使电子束与高频系统有较近的距离而又不致被截获。而实际的电子束由于受各种场作用 以及电流本身起伏的影响, 总是存在一定的波动。为满足微波管的要求, 必须控制电子束脉动 在允许的范围, 因而研究电子束脉动的大小具有重要意义。传统微波管中, 为防止电子束的发 散和减小脉动, 通常采用磁场对其聚束以实现电子束的有效传输, 近年来, 随着高功率微波技 [ 1 ] 术的发展, 等离子体被引入微波管中, 由于Bennett 效应 , 电子束将以磁自聚焦方式传输而 无需磁场。这项技术已在新型高功率微波源 PA SO TRON [ 2 ] 中实现, 并获得长脉冲和高平均功 率输出。本文将在填充等离子体条件下, 对磁自聚焦电子束传输的脉动进行研究, 以优化PA SO TRON 类器件的设计。 1　电子束的小脉动分析 ( ) [ 3 ] 　　漂移空间填充等离子体后, 在圆柱坐标系 , , 中, 电子运动轨迹方程可表为 r z 2 2 d R v 1 2 = ( 1 - f - 2 ) ( 1) dZ c 2R 其中: = 为等离子体中和因子, 和 分别为正离子和电子束密度, 为束速度, 为光 f n i nb n i nb v c 速, R 和 Z 为归一化坐标