带状电子光学系统的研究-等离子体物理学专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 THE RESEARCH OF THE SHEET BEAM ELECTRO-OPTICAL SYSTEMS A Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Plasma Physics Author: Fang Fang Advisor: Liu Shenggang School : school of Physical Electronics 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定） 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘要 摘 要 太赫兹波（简称 Thz 波）在频谱上是从 0.1~10THz 的电磁辐射，位于毫米波 和红外线之间。由于太赫兹波这一特殊位置,使得太赫兹科学与技术在许多领域有 广泛的应用。因此,太赫兹科学与技术研究受到了世界各国的关注，从而使其得到 了前所未有的发展。 而太赫兹应用存在诸多的瓶颈，其中之一就是没有输出稳定且高功率的信号 源，电真空器件中的返波管具有解决这一问题的可能性，本论文就太赫兹返波管 中的核心组件--电子光学系统展开研究。随着频率进入太赫兹频段，波长越来越 短，传统圆柱型电子枪和慢波结构存在加工、装配等难题，而带状注电子光学系 统有望解决这一难题，相比较传统电子光学系统有以下优点：①窄边尺寸较小， 可满足太赫兹波短波长对结构尺寸的要求，而在宽边方向可选择较大的尺寸,因此 在不改变电流密度的情况下，可提高输入的电流，从而提高输出功率；②带状电 子注在传输过程中与高频结构更贴近，这样能与高频结构更好的相互作用，从而 可以提升微波管的互作用效率；③带状注具有非常小的横向尺寸适合作为高频段 电真空器件的电子源。 本文从电子运动的基本理论出发，掌握了电子枪基本知识和皮尔斯电子枪的 设计方法，对带状注电子枪设计进行了初步研究，同时对电子注边缘电子的轨迹 方程进行了理论研究，并根据课题要求，采用粒子模拟软件对带状注电子枪进行 了模拟仿真，研究了聚焦极形状和结构尺寸、阴极形状以及轴向磁场位置等因素 对带状注电子枪性能参量产生的影响。由于带状电子注在传输过程中传输的不稳 定性，所以研究了能有效的抑制电子注的变形和扭曲的聚焦磁场—Wiggler 磁场， 并根据所需磁场大小和结构尺寸的要求，设计了 Wiggler 磁系统。 最后，参加了真空管的实验，初步掌握了带状电子光学系统装配以及实验加 工具体步骤，对封装好的流通管进行实验测试，提出了相应的测试方案。最后采 用理论研究、数值计算和实验相结合的方法对实验结果进行了分析。 关键词：Thz ，带状电子注，电子光学系统，粒子模拟 I ABSTRACT ABSTRACT In the spectrum, Terahertz wave (referred Thz wave) is from 0.1 ~ 10THz of electromagnetic radiation, and located between millimeter wave and infrared. Due to the special position, the Terahertz Science and Technology applied in very many areas. Therefore, many countries pay attention on the research of the Terahertz Science and Technology so that it acquired unprecedented development. There are many problems in terahertz applications. One of these problems is not stable output and high-pow