带状注行波管电子光学系统设计与应用-电子科学与技术专业论文.docxVIP

摘要 摘要 I I 摘 要 由于圆柱形轴对称电子注的局限性，导致其不能满足微波器件不断增长的频 率，功率需求。带状电子注自上世纪 90 年代重新成为一个研究热点之后，就以其 空间电荷场低，能传输大电流等独特优点正在不断的被人们开拓创新。因此研究 带状电子注正成为一种趋势，正成为一种需要。带状注行波管的研究也是越来越 受到重视，带状注电子光学系统则是其重要组成部分，对带状注行波管的性能有 着很大的影响。目前带状注微波器件的主要难点在于带状注的传输聚焦方面，因 此研究带状注电子光学系统就显得尤其必要。 本文对带状电子注的产生，传输和收集极都进行了深入的研究，其工作的主 要内容如下： 一、总结了行波管带状注电子光学系统的基本结构与原理，以及带状注电子 光学系统的基本理论，尤其是对几种聚焦磁场进行了聚焦理论的总结。 二、采用间接法和直接法产生带状电子注，用磁四极子对圆柱形电子注进行 压缩得到带状电子注，分析了主要参数对电子注的形态的影响；然后设计了椭圆 面阴极电子枪产生了带状电子注。 三、在带状电子注的聚焦传输上，研究设计了三种不同磁场对同一带状电子 注的聚焦，包括均匀磁场、wiggler 磁场和 PCM 磁场，分析了不同的电子轨迹形成 的原因。总结了几种磁场对带状注的聚焦效果，分析了不同的应用情况。特别的 提出了一种外侧凹槽 wiggler 磁场用于聚焦间接法产生带状电子注，其优势明显， 作用显著。 四、分别用两种不同的软件 CST 粒子工作室和 MTSS 对带状注的收集极进行 设计研究，提出一种类菱形的两级降压收集极结构，仿真计算测试了其收集效果。 并分析了采用降压收集极的原因以及静态流通条件下采用单级收集极的原因。 通过本文的研究，让带状注电子光学系统的设计形成了一个整体，使其设计 过程更加清晰容易，也为带状电子注的研究奠定了重要的基础。 关键词：带状电子注，电子光学，聚焦磁场，收集极 AB ABSTRACT II II ABSTRACT Due to limitations of the cylindrical axisymmetric electron beam, resulting in that it can not meet the growing frequency, power requirements of microwave devices. Since the 1990s it has became a hot topic again, sheet electron beam with its low space charge field, capable of transmitting high-current and other unique advantages is constantly being pioneering and innovating. So research on sheet electron beam is becoming a trend, a necessity. Research on sheet beam TWT is more and more attention. As an important part of the sheet beam TWT, sheet beam electron optical system has a great impact on its performance. At present, the main difficulty of sheet beam microwave devices lies in the transport and focus of sheet beam, so the research on sheet beam electron optical system is especially necessary. In this paper, sheet electron beam generation, transmission and collector are conducted in-depth research, the main content of work as follows: First、a summary of basic structure and principle of the sheet beam TWT electron optical system, and the basic theory of sheet beam electron optical system, especially focus on focus theory of several magnetic fiel