强流多注电子束高效率引入的模拟研究

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强流多注电子束高效率引入的模拟研究

李乐乐, 黄华, 刘振帮, 王淦平, 袁欢

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李乐乐, 黄华, 刘振帮, 等. 强流多注电子束高效率引入的模拟研究[J]. 强激光与粒子束, 2016, 28: 123003. doi: 10.11884/HPLPB201628.160434

引用本文:

李乐乐, 黄华, 刘振帮, 等. 强流多注电子束高效率引入的模拟研究[J]. 强激光与粒子束, 2016, 28: 123003. doi: 10.11884/HPLPB201628.160434

Li Lele, Huang Hua, Liu Zhenbang, et al. PIC simulation of high efficient injection of intense relative multi-beam[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2016, 28: 123003. doi: 10.11884/HPLPB201628.160434

Citation:

Li Lele, Huang Hua, Liu Zhenbang, et al. PIC simulation of high efficient injection of intense relative multi-beam[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2016, 28: 123003. doi: 10.11884/HPLPB201628.160434

强流多注电子束高效率引入的模拟研究

doi: 10.11884/HPLPB201628.160434

李乐乐^1,2,
黄华²,
刘振帮²,
王淦平²,
袁欢^1,2

1.
中国工程物理研究院研究生院, 北京 1 00088;
2.
中国工程物理研究院应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川绵阳 621 900

PIC simulation of high efficient injection of intense relative multi-beam

1.
Graduate School of Chinese Academy of Engineering Physics,Beijing 100088,China;
2.
Science and Technology on High Power Microwave Laboratory,Institute of Applied Electronics,CAEP,P.O.Box 919-1015,Mianyang 621900,China

摘要: 强流相对论多注速调管相对于单注速调管具有导流系数低，输出功率高和效率高的优点，并且可以明显降低引导磁场强度，因此得到快速发展。但是其多注电子束引入漂移管效率低的问题，影响了多注速调管的整管效率，限制了其稳定高效运行和应用推广。论文采用粒子仿真软件CHIPIC对多注速调管二极管爆炸发射过程进行仿真研究，寻找影响多注速调管引入效率的主要因素，并对阴极结构进行了优化，设计出三种两段式新型多注阴极结构并进行冷阴极爆炸发射模拟研究。研究结果表明：给定参数下，常规结构由于底座边缘的不必要的环形电子束发射，只能达到82%的引入效率，而三种新型阴极结构通过抑制不必要电子发射，引入效率都可以提高至95%以上，最高达到99%。
- 多注速调管 /
- 强流多注电子束 /
- 阴极结构 /
- 二极管 /
- 引入效率
Abstract: This paper presents a simulation study on intense relative multi-beams(IRMBs) electron explosive emission and structure optimizing of cathodes in the relative klystron amplifier(RKA) diode with PIC simulation software. Three new kinds of structures for multi-beam cathodes are introduced. The result shows that, the traditional structure cathode could only get the injection coefficient of IRMBs up to 82%, while the new structure cathode could increase it to more than 95%, even 99%. This research gives a solution to the problem of low injection coefficient in the multi-beams RKA.
- multi-beam klystron /
- intense multiple electron beams /
- cathode structure /
- diode /
- injection coefficient

[1]	崔萌, 万知之, 左向华, 刘静, 董成龙. 小型化加速器用X波段多注速调管 . 强激光与粒子束, 2020, 32(10): 103015-1-103015-6. doi: 10.11884/HPLPB202032.200226
[2]	左向华, 万知之, 崔萌, 刘静, 董成龙. 反转永磁聚焦C波段高功率多注速调管 . 强激光与粒子束, 2020, 32(10): 103011-1-103011-5. doi: 10.11884/HPLPB202032.200225
[3]	李烨, 李冬凤, 王子威, 闫松. S波段超宽带高平均功率多注速调管的研制 . 强激光与粒子束, 2020, 32(10): 103005-1-103005-6. doi: 10.11884/HPLPB202032.200202
[4]	王淦平, 李春霞, 金晓, 黄华, 刘振帮. 采用组合引导磁场的多注二极管设计 . 强激光与粒子束, 2020, 32(5): 053003-1-053003-4. doi: 10.11884/HPLPB202032.190436
[5]	董烨, 刘庆想, 李相强, 周海京, 董志伟. 新型二次电子倍增阴极的蒙特卡罗模拟研究 . 强激光与粒子束, 2018, 30(06): 063005-. doi: 10.11884/HPLPB201830.170431
[6]	李乐乐, 黄华, 刘振帮, 何琥, 王淦平. 强流多注阴极尺寸对束流发射一致性的影响 . 强激光与粒子束, 2017, 29(09): 093004-. doi: 10.11884/HPLPB201729.170125
[7]	袁欢, 刘振帮, 黄华, 孟凡宝, 陈昌华. 强流脉冲驱动的X波段多注相对论速调管相位特性 . 强激光与粒子束, 2017, 29(09): 093005-. doi: 10.11884/HPLPB201729.170131
[8]	徐可, 曾洪正, 陈星. 基于多物理场计算的二极管雪崩击穿效应分析 . 强激光与粒子束, 2015, 27(10): 103213-. doi: 10.11884/HPLPB201527.103213
[9]	左应红, 王建国, 朱金辉, 范如玉. 二极管爆炸发射阴极等离子体的膨胀扩展 . 强激光与粒子束, 2012, 24(06): 1471-1474. doi: 10.3788/HPLPB20122406.1471
[10]	王勇, 阮望, 张瑞, 谢敬新, 丁耀根, 刘濮鲲. L波段高功率多注速调管设计与模拟 . 强激光与粒子束, 2009, 21(04): 0- .
[11]	宋法伦, 张永辉, 向飞, 甘延青, 罗敏, 康强, 李名加, 鞠炳全, 刘忠. 强流束二极管绝缘子结构设计与实验研究 . 强激光与粒子束, 2009, 21(04): 0- .
[12]	高忠贵, 林福民. 基于同轴TM₈₁₂模谐振腔的毫米波多注速调管 . 强激光与粒子束, 2009, 21(08): 0- .
[13]	林福民, 丁耀根. 多注速调管π模双间隙腔截止波导输出回路研究 . 强激光与粒子束, 2006, 18(12): 0- .
[14]	张瑞, 王勇. 高峰值功率多注速调管电子光学系统的研究 . 强激光与粒子束, 2006, 18(09): 0- .
[15]	王树忠, 丁耀根, 沈斌, 2, 王进华. 多注速调管电子光学系统的模拟 . 强激光与粒子束, 2006, 18(02): 0- .
[16]	杨郁林, 张治畴, 丁武. 多注速调管的3维数值计算 . 强激光与粒子束, 2005, 17(08): 0- .
[17]	王勇, 丁耀根, 刘濮鲲, 谢敬新, 张瑞. 高峰值功率多注速调管的初步研究 . 强激光与粒子束, 2005, 17(08): 0- .
[18]	张永辉, 马乔生, 常安碧, 周传明, 甘延青, 刘忠. 重复频率强流电子束二极管实验研究 . 强激光与粒子束, 2004, 16(11): 0- .
[19]	汪海洋, 李明光, 李家胤. 多注速调管双重入式谐振腔的解析计算与仿真 . 强激光与粒子束, 2002, 14(03): 0- .
[20]	成永东, 李家胤. 多注速调管放大器的自适应均衡器研制* . 强激光与粒子束, 2002, 14(01): 0- .

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强流多注电子束高效率引入的模拟研究

doi: 10.11884/HPLPB201628.160434

1. 中国工程物理研究院研究生院, 北京 1 00088;

2. 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川绵阳 621 900

收稿日期: 2016-08-17
修回日期: 2016-10-10
刊出日期: 2016-12-15

关键词:

多注速调管 /

强流多注电子束 /

摘要: 强流相对论多注速调管相对于单注速调管具有导流系数低，输出功率高和效率高的优点，并且可以明显降低引导磁场强度，因此得到快速发展。但是其多注电子束引入漂移管效率低的问题，影响了多注速调管的整管效率，限制了其稳定高效运行和应用推广。论文采用粒子仿真软件CHIPIC对多注速调管二极管爆炸发射过程进行仿真研究，寻找影响多注速调管引入效率的主要因素，并对阴极结构进行了优化，设计出三种两段式新型多注阴极结构并进行冷阴极爆炸发射模拟研究。研究结果表明：给定参数下，常规结构由于底座边缘的不必要的环形电子束发射，只能达到82%的引入效率，而三种新型阴极结构通过抑制不必要电子发射，引入效率都可以提高至95%以上，最高达到99%。

English Abstract

李乐乐, 黄华, 刘振帮, 等. 强流多注电子束高效率引入的模拟研究[J]. 强激光与粒子束, 2016, 28: 123003. doi: 10.11884/HPLPB201628.160434

引用本文:

李乐乐, 黄华, 刘振帮, 等. 强流多注电子束高效率引入的模拟研究[J]. 强激光与粒子束, 2016, 28: 123003. doi: 10.11884/HPLPB201628.160434

Li Lele, Huang Hua, Liu Zhenbang, et al. PIC simulation of high efficient injection of intense relative multi-beam[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2016, 28: 123003. doi: 10.11884/HPLPB201628.160434

Citation:

Li Lele, Huang Hua, Liu Zhenbang, et al. PIC simulation of high efficient injection of intense relative multi-beam[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2016, 28: 123003. doi: 10.11884/HPLPB201628.160434

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