1THz回旋管双阳极磁控注入电子枪的分析及设计

陈旭霖; 赵青; 刘建卫; 郑灵

doi:10.7498/aps.61.074104

摘要

基于电子光学理论,通过编程进行大量的数值计算,设计了一支用于1THz回旋管的双阳极磁控注入式电子枪.对双阳极磁控注入电子枪的计算及设计进行了阐述,并对1 THz回旋管电子枪中高磁压缩比(fm=125)可能导致电子反转的问题进行了详细的分析和模拟.通过对电子枪进行了仿真和优化,最后计算和设计了一支速度比适中(=1.3),速度零散较小(8%) 的电子枪.

关键词:

Based on the electron optics theory, through a massive numerical calculation by programming, a double-anode magnetron injection gun (MIG) for a 1THz gyrotron is designed. The method of calculation and design of MIG is expounded, and the problem that high magnetic compression ratio in THz gyrotron(compression ratio of 125 in electron gun for 1THz gyrotron in this paper)could lead to the reversal of direction of electron flow is also detailedly analyzed and simulated. Through simulation and optimization, an MIG with a modest velocity ratio of the beam (=1.3) and a low velocity spread (8%) is designed.

Keywords:

作者及机构信息

1.
电子科技大学物理电子学院, 成都 610054

基金项目: 四川科技支撑计划基金(批准号:2010G20157)和国防科技重点实验室基金(批准号:NKLC001102,W0411124)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Institute of Physical Electronics, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China

Funds: Project supported by the Key Technology Research and Development Program of Sichuan Province, China (Grant No.2010G20157), and the Foundation of National Defense Key Laboratory (Grant Nos.NKLC001102, W0411124).

参考文献

[1]	Liu Sh G 2006 China Basic Science 1 7(in Chinese)[刘盛纲 2006 中国基础科学 1 7]
[2]	Li Zh L,Feng J J,Wang E F,Liu B T 2009 Journal of CAEIT 4 238(in Chinese)[李志良,冯进军,王峨峰,刘本田2009 中国电子科学研究院学报 4 238]
[3]	Hong K D,Brand G F,Idehara T 1993 J.Appl Phys.74 5250
[4]	Fu W J,Yan Y,Yuan X S,Li X Y,Liu SH G 2009 High Power Laser And Particle Beams 21 395(in Chinese)[傅文杰,鄢扬,袁学松,黎晓云,刘盛纲 2009 强激光与粒子束 21 395]
[5]	Sun X,Zhao Q,Li H F 2008 Acta Phys.Sin.57 2130(in Chinese)[孙旭,赵青,李宏福 2008 物理学报 57 2130]
[6]	Idehara T,Ogawa I,La Agusu,Kanemaki T,Mitsudo S,Saito T,Fujiwara T,Takahashi H 2007 Int.J.Infrared Milli.Waves 28 433
[7]	Glyavin M,Khizhnyak V,Luchinin A,Idehara T,Saito T 2008 Int.J.Infrared Milli.Waves 29 641
[8]	Piosczyk B,Dammertz G,Dumbrajs O,Drumm O,Illy S,Jin J,Thumm M 2004 IEEE Trans.Plasma Sci.32 413
[9]	Hornstein M K,Bajajv S,Griffin R G 2005 IEEE Trans Electron Devices 47 798
[10]	Dammertz G,Borie E,Iatrouc T 2000 IEEE Trans.Plasma Sci.28 561
[11]	Zhao Q,Li H F,Ren T,Luo Y 2003 Nuclear Physics Review 20 264(in Chinese)[赵青,李宏福,任同,罗勇 200 原子核物理评论 20 264]
[12]	Zhao Q,Li H F,Luo Y,Deng X,Yu Shen,Wang L 2004 High Power Laser And Particle Beams 16(in Chinese)764[赵青,李宏福,罗勇,邓学,喻胜,王丽 2004 强激光与粒子束 16 764]
[13]	Du B Ch,Wang J R 2002 Electron Optics(in Chinese)(Beijing:Tinghua University Press)(in Chinese)[杜秉初、汪健如 2002电子光学(北京：清华大学出版社)第70-71页]
[14]	Dong Ai X 2006,MS.Dissertation (Chengdu:University of Electronic Science and Teachnology of China)(in Chinese)[董爱香 2006 硕士学位论文 (成都：电子科技大学)]
[15]	Zhao Q,Dong Ai X,Li H F,Luo Y,Wu X Q,Liu SH G 2007 IEEE Trans.Plasma Sci.4 402
[16]	Lawson W 1988 IEEE Trans.Plasma Sci.16 290
[17]	Kuftin A N,Lygin V K,Manuilov V N,Raisky B V,Solujanova E A,Tsimring S E 1993 International Journal of Infrared and Millimeter Waves 14 783
[18]	Zhou Y 2005 MS dissertation (Chengdu:University of Electronic Science and Teachnology of China)(in Chinese)[周勇 2005 THz 硕士学位论文 (成都：电子科技大学)]
[19]	La.Agusu,Idehara T,Mori H,Saito T,Ogawa I,Mitsudo S 2007 Int J Infrared Milli Waves 28 315
[20]	Du P Zh,Li H F,Huang Y 1994 Journal of UEST of China 23 400(in Chinese)[杜品忠,李宏福,黄勇 1994 电子科技大学学报 23 400]

施引文献

[1]	Liu Sh G 2006 China Basic Science 1 7(in Chinese)[刘盛纲 2006 中国基础科学 1 7]
[2]	Li Zh L,Feng J J,Wang E F,Liu B T 2009 Journal of CAEIT 4 238(in Chinese)[李志良,冯进军,王峨峰,刘本田2009 中国电子科学研究院学报 4 238]
[3]	Hong K D,Brand G F,Idehara T 1993 J.Appl Phys.74 5250
[4]	Fu W J,Yan Y,Yuan X S,Li X Y,Liu SH G 2009 High Power Laser And Particle Beams 21 395(in Chinese)[傅文杰,鄢扬,袁学松,黎晓云,刘盛纲 2009 强激光与粒子束 21 395]
[5]	Sun X,Zhao Q,Li H F 2008 Acta Phys.Sin.57 2130(in Chinese)[孙旭,赵青,李宏福 2008 物理学报 57 2130]
[6]	Idehara T,Ogawa I,La Agusu,Kanemaki T,Mitsudo S,Saito T,Fujiwara T,Takahashi H 2007 Int.J.Infrared Milli.Waves 28 433
[7]	Glyavin M,Khizhnyak V,Luchinin A,Idehara T,Saito T 2008 Int.J.Infrared Milli.Waves 29 641
[8]	Piosczyk B,Dammertz G,Dumbrajs O,Drumm O,Illy S,Jin J,Thumm M 2004 IEEE Trans.Plasma Sci.32 413
[9]	Hornstein M K,Bajajv S,Griffin R G 2005 IEEE Trans Electron Devices 47 798
[10]	Dammertz G,Borie E,Iatrouc T 2000 IEEE Trans.Plasma Sci.28 561
[11]	Zhao Q,Li H F,Ren T,Luo Y 2003 Nuclear Physics Review 20 264(in Chinese)[赵青,李宏福,任同,罗勇 200 原子核物理评论 20 264]
[12]	Zhao Q,Li H F,Luo Y,Deng X,Yu Shen,Wang L 2004 High Power Laser And Particle Beams 16(in Chinese)764[赵青,李宏福,罗勇,邓学,喻胜,王丽 2004 强激光与粒子束 16 764]
[13]	Du B Ch,Wang J R 2002 Electron Optics(in Chinese)(Beijing:Tinghua University Press)(in Chinese)[杜秉初、汪健如 2002电子光学(北京：清华大学出版社)第70-71页]
[14]	Dong Ai X 2006,MS.Dissertation (Chengdu:University of Electronic Science and Teachnology of China)(in Chinese)[董爱香 2006 硕士学位论文 (成都：电子科技大学)]
[15]	Zhao Q,Dong Ai X,Li H F,Luo Y,Wu X Q,Liu SH G 2007 IEEE Trans.Plasma Sci.4 402
[16]	Lawson W 1988 IEEE Trans.Plasma Sci.16 290
[17]	Kuftin A N,Lygin V K,Manuilov V N,Raisky B V,Solujanova E A,Tsimring S E 1993 International Journal of Infrared and Millimeter Waves 14 783
[18]	Zhou Y 2005 MS dissertation (Chengdu:University of Electronic Science and Teachnology of China)(in Chinese)[周勇 2005 THz 硕士学位论文 (成都：电子科技大学)]
[19]	La.Agusu,Idehara T,Mori H,Saito T,Ogawa I,Mitsudo S 2007 Int J Infrared Milli Waves 28 315
[20]	Du P Zh,Li H F,Huang Y 1994 Journal of UEST of China 23 400(in Chinese)[杜品忠,李宏福,黄勇 1994 电子科技大学学报 23 400]

[1]	武鹏, 朱宏宇, 吴金星, 张涛, 张进成, 郝跃. 基于湿法腐蚀凹槽阳极的低漏电高耐压AlGaN/GaN肖特基二极管. 物理学报, 2023, 72(17): 178501. doi: 10.7498/aps.72.20230709
[2]	任壮, 成龙, 谢尔盖·固瑞特斯基, 那泽亚·柳博奇科, 李江涛, 尚加敏, 谢尔盖·巴里洛, 武安华, 亚历山大·卡拉什尼科娃, 马宗伟, 周春, 盛志高. Ho_1–xY_xFeO₃单晶自旋重取向的掺杂效应与磁控效应的太赫兹光谱. 物理学报, 2020, 69(20): 207802. doi: 10.7498/aps.69.20201518
[3]	赵杰, 唐德礼, 许丽, 李平川, 张帆, 李建, 桂兵仪. 阳极磁屏蔽对阳极层霍尔推力器内磁极刻蚀的影响. 物理学报, 2019, 68(21): 215202. doi: 10.7498/aps.68.20190654
[4]	崔岁寒, 吴忠振, 肖舒, 刘亮亮, 郑博聪, 林海, 傅劲裕, 田修波, 朱剑豪, 谭文长, 潘锋. 筒内高功率脉冲磁控放电的电磁控制与优化. 物理学报, 2017, 66(9): 095203. doi: 10.7498/aps.66.095203
[5]	周雯, 季珂, 陈鹤鸣. 基于平行磁控的磁化等离子体光子晶体THz波调制器. 物理学报, 2017, 66(5): 054210. doi: 10.7498/aps.66.054210
[6]	滕晨晨, 周雯, 庄煜阳, 陈鹤鸣. 基于磁光子晶体的低损耗窄带THz滤波器. 物理学报, 2016, 65(2): 024210. doi: 10.7498/aps.65.024210
[7]	王冲, 赵梦荻, 裴九清, 何云龙, 李祥东, 郑雪峰, 毛维, 马晓华, 张进成, 郝跃. AlGaN/GaN双异质结F注入增强型高电子迁移率晶体管. 物理学报, 2016, 65(3): 038501. doi: 10.7498/aps.65.038501
[8]	颜胜美, 苏伟, 王亚军, 徐翱, 陈樟, 金大志, 向伟. 0.14THz基模多注折叠波导行波管的理论与模拟研究. 物理学报, 2014, 63(23): 238404. doi: 10.7498/aps.63.238404
[9]	彭澍源, 王秋实, 张兆传, 罗积润. 回旋行波管多模稳态理论及初步应用. 物理学报, 2014, 63(20): 208401. doi: 10.7498/aps.63.208401
[10]	李述标, 武保剑, 文峰, 韩瑞. 高非线性光纤中四波混频的磁控机理研究. 物理学报, 2013, 62(2): 024213. doi: 10.7498/aps.62.024213
[11]	王虎, 沈文渊, 耿志辉, 徐寿喜, 王斌, 杜朝海, 刘濮鲲. 高功率回旋振荡管Denisov型辐射器的研究. 物理学报, 2013, 62(23): 238401. doi: 10.7498/aps.62.238401
[12]	雷朝军, 喻胜, 李宏福, 牛新建, 刘迎辉, 候慎勇, 张天钟. 缓变回旋管谐振腔研究. 物理学报, 2012, 61(18): 180202. doi: 10.7498/aps.61.180202
[13]	韩煜, 袁学松, 马春燕, 鄢扬. 波瓣波导谐振腔太赫兹回旋管的研究. 物理学报, 2012, 61(6): 064102. doi: 10.7498/aps.61.064102
[14]	王光强, 王建国, 李小泽, 范如玉, 王行舟, 王雪峰, 童长江. 0.14 THz高功率太赫兹脉冲的频率测量. 物理学报, 2010, 59(12): 8459-8464. doi: 10.7498/aps.59.8459
[15]	程知群, 周肖鹏, 胡莎, 周伟坚, 张胜. 高线性度AlxGa1－xN/AlyGa1－yN/GaN高电子迁移率晶体管优化设计. 物理学报, 2010, 59(2): 1252-1257. doi: 10.7498/aps.59.1252
[16]	郑永真, 冯兴亚, 郑银甲, 郭干城, 徐德明, 邓中朝. 用激光吹气注入高Z杂质使HL-1M托卡马克放电安全终止的研究. 物理学报, 2005, 54(6): 2809-2813. doi: 10.7498/aps.54.2809
[17]	喻胜, 李宏福, 谢仲怜, 罗勇. 渐变复合腔回旋管高次谐波注-波互作用非线性模拟. 物理学报, 2000, 49(12): 2455-2459. doi: 10.7498/aps.49.2455
[18]	吴元燕, 张晋林. 变磁场回旋管物理特性的数值研究. 物理学报, 1983, 32(12): 1526-1535. doi: 10.7498/aps.32.1526
[19]	石秉仁. 高比压环流器等离子体位形的稳定性. 物理学报, 1982, 31(10): 1308-1316. doi: 10.7498/aps.31.1308
[20]	陈激. 关于Y₁^对产生的分支比. 物理学报, 1965, 21(11): 1919-1920. doi: 10.7498/aps.21.1919*

计量

文章访问数: 8835
PDF下载量: 699
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板