帶狀電子注Diocotron不穩(wěn)定性研究.pdf

1、從微波管到氣體激光激勵裝置和等離子體化學(xué)反應(yīng)堆，片狀或帶狀電子注對于許多的行業(yè)來說是必不可少的。如將帶狀電子注應(yīng)用于微波管，那么它還有著明顯的優(yōu)點：首先就是帶狀注寬度可以無限延展，也就是說，理論上只要我們需要，我們可以無限增加帶狀注微波管的功率。而對于環(huán)形和圓柱形電子注來說，由于空間電荷力的影響，電子注密度并不能無限增加，功率也就受到一定的限制。同時由于高頻率的微波器件，波長短，因而要求慢波結(jié)構(gòu)或腔體截面減少。環(huán)形電子注受到空間電荷力的

2、限制無法減少。而帶狀電子注器件能在毫米波波段工作。第二，帶狀電子注能和慢波結(jié)構(gòu)更緊密的結(jié)合，距離更近，這樣帶狀電子注微波管就有更高的效率。第三，用于帶狀注的矩形結(jié)構(gòu)也好加工，易調(diào)試。第四，利用中等功率器件陣列能將帶狀微波器件制成高功率毫米波器件。第五，帶狀注器件體積小，能應(yīng)用在對體積和質(zhì)量有要求的航空，航天領(lǐng)域。 雖然帶狀電子注微波管有這么多的優(yōu)點，但是在過去50年的研究中卻是環(huán)形和圓柱形電子注微波管占據(jù)主流。這是因為帶狀電子注

3、不易聚焦，若是不聚焦，則空間電荷力會導(dǎo)致電子注發(fā)散，若是采用螺線管聚焦，則在傳輸過程中容易產(chǎn)生Diocotron模也稱為Diocotron不穩(wěn)定性。本文先從空間電荷波理論出發(fā)，推導(dǎo)出半無限電子注會在表面形成波動。然后，假設(shè)帶狀電子注可以分成多層的帶狀注。最后推導(dǎo)出Diocotron模的形成理論。 為了使電子注不產(chǎn)生Diocotron模，我們參考圓柱形微波管用PPM聚焦，而假設(shè)用帶狀電子注的平板微波管也可以模仿PPM聚焦，即用閉合

4、PCM聚焦。帶入閉合PCM的磁場，對電子受力分析，在一個周期內(nèi)積分后，發(fā)現(xiàn)勢平衡，得到平衡力。對電子受力帶入Diocotron模的形成理論，能得到帶狀電子注不產(chǎn)生Diocotron模的條件。 但是閉合PCM結(jié)構(gòu)并不能使得水平和垂直兩個方向上電子注都聚焦，不產(chǎn)生Diocotron模。于是我們又改進(jìn)閉合PCM結(jié)構(gòu)為開放PCM結(jié)構(gòu)，并分析了開放PCM結(jié)構(gòu)，利用開放PCM結(jié)構(gòu)使得電子注在水平方向也能聚焦。 利用MAGIC的二維模