带状注速调管电子光学系统的设计与模拟!.PDFVIP

! 第# 卷! 第$ 期 强 激 光 与 粒 子 束 %’( # ，)( $! ! *++, 年$ 月 -./- 01234 56734 6)8 0649.:53 ;367 6=( ，*++,! 文章编号：! ++?$@**（*++, ）+$?+A$@?+$ 带状注速调管电子光学系统的设计与模拟! ，* 杨景华 ，! 王! 勇 ，! 王树忠 （! 中国科学院 电子学研究所，北京 +++B+ ；! *! 中国科学院研究生院，北京 +++@# ） ! ! 摘! 要：! 设计了对有限宽带状注进行聚焦的周期永磁（00 ）磁场，利用3?/C) ，7C034D.7- ，6D.6 和 0.: 模拟软件，建立了计算具有平面对称结构的* 维及@ 维电子光学系统模拟平台，并应用此平台对E 波段、 ++ 2 带状注速调管的电子光学系统进行了设计与模拟。结果显示，利用设计的00 聚焦系统，当磁场周期 为A+ FF ，入口处磁场为+ ( 9 时，在A++ FF 的传输距离下，电子注的通过率达到了## ( AG 。 ! ! 关键词：! 带状注速调管；! 电子光学系统；! 电子枪；! 00 聚焦；! 摇摆聚焦 ! ! 中图分类号：! 9)**! ! ! ! 文献标识码：! 6 ［］ ! ! #@B 年，俄罗斯的HIJ’KLM 首先提出了带状注速调管（7;H ）的概念 。*+ 世纪B+ 年代，由于高功率微 波源的需要，以及带状注速调管所具有的低电压、高功率的优点和计算机@ 维模拟方法的发展，带状注速调管 成为了研究热点。 ! ! 电子注的产生、形成和聚焦是实现高性能7;H 的最关键的技术问题之一。已有许多文献对7;H 的应用和 性能进行了模拟研究［?# ］。从模拟结果来看，设计高压缩比电子枪、获得较好的电子注层流性以及实现高的电 子注通过率是三个较难解决的问题。本文对E 波段++ 2 带状注速调管电子光学系统进行了设计与模拟； 采用圆柱形皮尔斯电子枪与周期永磁（00 ）聚焦系统，在较长的距离范围内实现了较大的注压缩比、良好的 电子注层流性以及较高的束流通过率。 # 带状电子注的聚焦 ( # 聚焦结构的选择 ! ! 要使带状电子注在由螺线管产生的均匀磁场中进行长距离且稳定的传输，需要较高的磁场［+?］。而制造 可以产生较高磁场的螺旋管会增加整个系统的体积和重量，也提高了成本。00 聚焦及摇摆（2NOO’K ）聚焦由 于都是利用周期永磁体产生聚焦［+?@ ］，因而具有体积小、重量轻以及杂散磁场小等优点，并可以避免低频交流 不稳定性。与摇摆聚焦方式相比，00 聚焦在水平方向上的摆动较小。一般说来，主要有两种00 形式：开放 式00 聚焦结构和闭合式00 聚焦结构，这两种聚焦形式都能提供垂直和水平方向上的聚焦。综合考虑，本 文采用闭合式00 聚集结构作为7;H 的聚焦系统。在电子注边缘加入四块磁铁可以产生垂直方向的磁场， 以提供水平方向边缘电子注的聚焦。 ! $# %% 结构模型 ! ! 线状矩形00 结构模型见文献［+ ］。00 聚焦系统在! ， ，# 方向上的磁场强度为 $ % （’ ( ’ ）$ PNLQ（’ ! ）RPQ（’ ）RP（’ # ） ! ! F + ! F $ % （’ ( ’ ）$ RPQ（’ ! ）PNLQ（’ ）RP（’ # ） （ ） { F + ! F