利用活性浸渍物质提高热阴极电流密度的实验研究和理论模型 被引量：2

1

作者 阴生毅 吕昕平 +6 位作者 任峰 卢志鹏 王欣欣 王宇 邯娇 张琪 李阳 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第10期3058-3067,共10页

通过发展新的活性物质成分系统及其制备方法以提升钪系阴极的电子发射性能,是当今热阴极特别是大电流密度阴极领域的研究重点。该文提出一种由多元金属氧化物构成的新型高活性浸渍物质,显著提升了钪在阴极中的添加比例,大幅提高了阴极... 通过发展新的活性物质成分系统及其制备方法以提升钪系阴极的电子发射性能,是当今热阴极特别是大电流密度阴极领域的研究重点。该文提出一种由多元金属氧化物构成的新型高活性浸渍物质,显著提升了钪在阴极中的添加比例,大幅提高了阴极的发射电流密度。将冷冻干燥法应用到该活性物质前驱体的制备过程中,有效解决了传统固相合成方法在机械式破碎、研磨和混合等工序中存在的不可控、不均匀等问题。采用了新的成分系统与新的制备方法制得活性物质的阴极,在真空二极管测试和电子枪测试中分别取得了超过500 A/cm^(2)和218.5 A/cm^(2)的脉冲发射电流密度。在二极管直流测试条件下,阴极的寿命测试进行了10500 h后仍未出现发射电流下降的现象;而在电子枪中的大工作比(5%)脉冲测试条件下,阴极在工作了2010 h后仍维持了超过50 A/cm^(2)的较大发射电流密度。借助深紫外—光/热发射电子显微镜(DUV-PEEM/TEEM)分析发现,相较传统的钪系阴极,新制备的大电流密度阴极表面的热电子发射位点数量增加,微区发射面积显著增大。最后,提出一种“二叉树”发射模型,以期阐释钪系阴极采用新活性物质后获得高发射特性的物理机制。 展开更多

关键词 浸渍扩散阴极 电子发射 液相合成法 冷冻干燥法

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基于相位再同步技术的W波段高效率分布作用振荡器的研究 被引量：1

2

作者 王自成 尚新文 +2 位作者 曹林林 唐伯俊 肖刘 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期211-220,共10页

对基于12个周期的交错双排矩形波导慢波结构(staggered double rectangular waveguide slow wave structure,简记为SDRWSWS)的单谐振腔94.5GHz分布作用振荡器(extended interaction oscillator,EIO)进行了计算机模拟,给出了通过计算机... 对基于12个周期的交错双排矩形波导慢波结构(staggered double rectangular waveguide slow wave structure,简记为SDRWSWS)的单谐振腔94.5GHz分布作用振荡器(extended interaction oscillator,EIO)进行了计算机模拟,给出了通过计算机模拟确定谐振腔结构参数及电子注参数的方法和步骤。提出了"相位再同步"的高效率方法,将谐振腔中从电子注输入端数起的第5~6个周期的慢波结构的周期降低到原来的90%左右,改变了谐振腔中轴向电场强度的分布,使轴向电场强度在远离输出口一端相对降低,而在靠近输出口一端相对升高,有助于电子注的调制随着电子注的行进而加强;同时,使在靠近输出口一端的轴向电场强度的相位增大了51.6°,从而与电子注的空间电荷波的相位保持同步并从电子注提取更多能量。计算机模拟结果证实,采用该技术的分布作用振荡器的功率和电子效率都得到显著提高,改善最大的数值是原来的2倍以上。 展开更多

关键词 分布作用振荡器 相位再同步技术 交错双排矩形波导慢波结构 电子效率

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高阶体模准光模式激励器的设计与实验 被引量：2

3

作者 杨晨 郭炜 +4 位作者 李志贤 焦梦龙 张志强 罗积润 朱敏 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期768-777,共10页

基于开放式谐振腔及准光学模式变换理论,设计并实现了一种应用于回旋管振荡器冷测的高阶模式激励器。以140 GHz、TE_(28,8)模工作为例,通过计算机编程控制三维移动测量平台和网络分析仪完成了相应的实验测量。当模拟仿真获得在谐振腔激... 基于开放式谐振腔及准光学模式变换理论,设计并实现了一种应用于回旋管振荡器冷测的高阶模式激励器。以140 GHz、TE_(28,8)模工作为例,通过计算机编程控制三维移动测量平台和网络分析仪完成了相应的实验测量。当模拟仿真获得在谐振腔激起频率为140.179 GHz、Q值为855、输出场分布与TE_(28,8)模的相关性为90.9%时,对应设计构建模式激励器完成的冷测结果频率为140.155 GHz、Q值为876、横向电场明显具有TE_(28,8)的特征,为回旋管振荡器研究和设计过程检验提供了一个有效的实验平台。 展开更多

关键词 开放式谐振腔 高阶体模 准光学模式变换 模式激励器 冷测

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大功率速调管收集极高效强迫风冷散热系统的设计

4

作者 雷磊 周宇 +1 位作者 高冬平 时全局 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期22-28,共7页

为解决大功率小型化速调管收集极在强迫风冷条件下的高效散热问题,以某大功率速调管为研究对象,介绍了一种大功率高效风冷收集极系统的设计方法。利用ANSYS有限元软件对收集极的强迫风冷散热特性进行模拟计算,分析比较了非均匀热流密度... 为解决大功率小型化速调管收集极在强迫风冷条件下的高效散热问题,以某大功率速调管为研究对象,介绍了一种大功率高效风冷收集极系统的设计方法。利用ANSYS有限元软件对收集极的强迫风冷散热特性进行模拟计算,分析比较了非均匀热流密度加载方式下不同散热翼片结构对风冷收集极的风阻和最高温度的影响,确定了散热翼片的尺寸和数量。为进一步提高风冷收集极系统的对流换热效果,对收集极入风口的结构进行改进,收集极内表面最高温度降低了22℃。采用风冷收集极风阻的计算模型对风阻进行验证,仿真结果与理论值相差2.2%。最后对采用该风冷收集极系统的大功率速调管进行测试,实验测试的最高温度与仿真结果相差1.8%,验证了该风冷收集极系统设计的合理性和有效性。 展开更多

关键词 大功率速调管 风冷收集极 散热翼片 温度 风阻

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高次模式同轴多间隙腔激励特性研究

5

作者 张煦 王勇 张瑞 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期55-61,共7页

提出了一种工作在TM51-2π模式的Ka波段同轴多间隙谐振腔,使用CST本征模求解器研究了此结构的电场分布特性,并分析了基于外侧全通的耦合方式下该结构的冷腔模式特性。在此基础上,通过结合空间电荷波理论和CST三维粒子仿真分析,研究了在... 提出了一种工作在TM51-2π模式的Ka波段同轴多间隙谐振腔,使用CST本征模求解器研究了此结构的电场分布特性,并分析了基于外侧全通的耦合方式下该结构的冷腔模式特性。在此基础上,通过结合空间电荷波理论和CST三维粒子仿真分析,研究了在多电子注激励下同轴多间隙腔高次模式的起振特性,并分析了此种结构的模式稳定性与注-波互作用特性。研究结果表明:对于工作在Ka波段的TM51-2π模式同轴多间隙腔,采取结构外侧全耦合的方式具有较高的模式稳定性;在此结构中,多电子注不仅会均匀激励起工作模式,也可能非均匀激励起竞争模式;不同于工作在基模的扩展互作用速调管,此种结构的速调管电场极值是分别建立的,因此激励电子注可放置在不同相位的电场极值处;在保持电子注电压、总电流不变的情况下,采取更多电子注的激励方式,需要更小的聚焦磁场。 展开更多

关键词 高次模式 同轴多间隙腔 多电子注 模式竞争 激励特性 CST粒子仿真

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W波段连续波带状注扩展互作用速调管高频电路的设计

6

作者 金琦 耿志辉 +4 位作者 张健 张瑞 杨修东 廖云峰 徐寿喜 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1030-1036,共7页

针对W波段速调管难以实现连续波高功率的问题,设计了一个工作在TM_(31)-2π模式的W波段连续波带状注扩展相互作用速调管(EIK)高频电路,该电路采用电压20 kV、电流0.65 A,2.5 mm×0.3 mm的带状电子注,高频系统采用五个哑铃型的五间... 针对W波段速调管难以实现连续波高功率的问题,设计了一个工作在TM_(31)-2π模式的W波段连续波带状注扩展相互作用速调管(EIK)高频电路,该电路采用电压20 kV、电流0.65 A,2.5 mm×0.3 mm的带状电子注,高频系统采用五个哑铃型的五间隙谐振腔,输出系统采用对称输出波导。通过理论设计和高频结构参数优化,三维PIC仿真结果显示:在输入功率0.2 W的条件下,能够获得超过1200 W的输出功率,效率和增益分别为9.35%和37.8 dB。在高频参数敏感性和误差稳定性方面,对TM_(31)模式和TM_(11)模式进行了详细的对比分析。 展开更多

关键词 W波段 带状注 扩展互作用速调管 高频电路 五间隙谐振腔

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基于新型多间隙谐振腔的W波段高次模式扩展互作用速调管设计

7

作者 谢冰川 张瑞 +4 位作者 王欢欢 王勇 耿志辉 廖云峰 杨修东 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期504-509,共6页

提出了一种工作在TM_(310)模式下的用于高次模式速调管的新型谐振腔。通过对侧腔电场的离散化,可以有效地增强中间腔和侧腔的电场。当两腔均工作在TM_(310)模式时,新型谐振腔的特性阻抗均高于传统的哑铃型腔。对两种腔体进行了尺寸敏感... 提出了一种工作在TM_(310)模式下的用于高次模式速调管的新型谐振腔。通过对侧腔电场的离散化,可以有效地增强中间腔和侧腔的电场。当两腔均工作在TM_(310)模式时,新型谐振腔的特性阻抗均高于传统的哑铃型腔。对两种腔体进行了尺寸敏感性分析。在此基础上,设计了一个W频段的射频电路。当向射频电路注入45 mW的输入功率时,获得了52.4 dB的高增益和7.8 kW的峰值输出功率。互作用电路由25 kV、2 A的圆形电子注驱动。该互作用电路的电子效率和3-dB带宽分别为15.6%和120 MHz。 展开更多

关键词 扩展互作用速调管 高次模腔 场离散化 哑铃型腔 敏感性分析

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基于粒子群算法的LCLC谐振变换器优化设计 被引量：9

8

作者 赵斌 王刚 +1 位作者 宋婧妍 刘雅琳 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期1622-1629,共8页

LCLC谐振变换器广泛应用在空间行波管放大器(TWTA)中,起到升压的作用。在LCLC谐振变换器中,具有多个谐振参数,即变压器漏感、串联谐振电容、励磁电感以及并联谐振电容。多个谐振参数增加了LCLC谐振变换器总损耗优化的难度。该文提出一... LCLC谐振变换器广泛应用在空间行波管放大器(TWTA)中,起到升压的作用。在LCLC谐振变换器中,具有多个谐振参数,即变压器漏感、串联谐振电容、励磁电感以及并联谐振电容。多个谐振参数增加了LCLC谐振变换器总损耗优化的难度。该文提出一种基于粒子群优化算法的LCLC谐振变换器优化设计方法,解决LCLC谐振变换器由于多个谐振参数造成的总损耗优化困难的问题。首先,推导了LCLC谐振变换器的总损耗公式;其次,采用粒子群优化算法,对LCLC谐振变换器的总损耗进行了优化,得到了总损耗最小时的谐振变换器参数;最后,基于优化的LCLC谐振变换器参数,搭建了LCLC谐振变换器,并进行了一系列实验。实验结果证明了该优化设计方法的有效性。 展开更多

关键词 空间行波管放大器 粒子群优化算法 LCLC谐振变换器 总损耗

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Ka波段分布作用速调管降压收集极设计 被引量：3

9

作者 王柳亚 丁海兵 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期37-45,共9页

为满足无线传能系统对高效率大功率毫米波功率源的迫切需求,开展大功率连续波速调管高效率技术研究,采用降压收集极技术实现速调管在效率上的有效提升。主要介绍了某Ka波段大功率连续波分布作用速调管(EIK)降压收集极的设计方案,包括注... 为满足无线传能系统对高效率大功率毫米波功率源的迫切需求,开展大功率连续波速调管高效率技术研究,采用降压收集极技术实现速调管在效率上的有效提升。主要介绍了某Ka波段大功率连续波分布作用速调管(EIK)降压收集极的设计方案,包括注-波互作用后废电子能量分布及行为特性的研究,收集极初始条件、结构及电极电压的设计,给出了单级降压收集极和两级降压收集极的设计和计算结果。三维粒子模拟(PIC)计算结果表明,该Ka波段连续波EIK采用单级降压收集极时回收效率为41.0%,采用两级降压收集极时回收效率为68.8%,EIK总管效率相比于未采用降压收集极技术时的27.5%上升至54.8%,表明通过降压收集极技术可有效提升毫米波大功率速调管工作效率。 展开更多

关键词 分布作用速调管 降压收集极 KA波段 效率 三维仿真

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平面结构磁控注入回旋电子枪的模拟设计 被引量：2

10

作者 向逸东 赵鼎 +1 位作者 薛谦忠 李晓菲 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期226-232,共7页

根据绝热压缩理论和动量守恒关系设计了W波段平面结构双阳极磁控注入回旋电子枪。利用软件EGUN对该电子枪进行了仿真模拟,分析了双阳极间距、调制阳极电压和阴极倾角等因素对电子注性能的影响,利用Opera电磁仿真软件设计了一个工作电压... 根据绝热压缩理论和动量守恒关系设计了W波段平面结构双阳极磁控注入回旋电子枪。利用软件EGUN对该电子枪进行了仿真模拟,分析了双阳极间距、调制阳极电压和阴极倾角等因素对电子注性能的影响,利用Opera电磁仿真软件设计了一个工作电压为34 kV,工作电流1.7 A,电子注的横纵速度比1.16,横向速度零散3.5%的平面结构双阳极磁控注入带状注回旋电子枪。该枪的电子束流具有垂直和平行于磁场的能量,最终为适应平面格栅金属放大器并产生具有一定横向速度的电子束流。 展开更多

关键词 平面结构 带状回旋电子注 磁控注入电子枪 横纵速度比

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太赫兹行波管非对称降压收集极设计 被引量：1

11

作者 欧粤 刘文鑫 +3 位作者 赵征远 杨龙龙 王韦龙 张兆传 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期245-251,共7页

多级降压收集极是太赫兹行波管中回收废电子注的重要部件,对整管工作效率有重要影响.为提升整管工作效率,提出一种非轴对称结构的太赫兹频段行波管降压收集极的设计方案.通过研究注波互作用后的废电子注能量特性,设计了轴对称太赫兹频... 多级降压收集极是太赫兹行波管中回收废电子注的重要部件,对整管工作效率有重要影响.为提升整管工作效率,提出一种非轴对称结构的太赫兹频段行波管降压收集极的设计方案.通过研究注波互作用后的废电子注能量特性,设计了轴对称太赫兹频段行波管降压收集极结构,再采用非轴对称结构进行优化.三维粒子模拟计算结果显示,在考虑二次电子发射的情况下,采用三级轴对称降压收集极的太赫兹行波管,最佳回收效率为79.30%,粒子回流率为3.12%,整管工作效率为4.47%;而当采用三级非轴对称结构降压收集极时,太赫兹行波管的回收效率升至89.50%,粒子回流率降至0.53%,整管工作效率为8.38%.采用非对称结构设计的降压收集极可有效提高太赫兹行波管的整管工作效率. 展开更多

关键词 电子技术 真空电子学 行波管 电子能量 非对称降压收集极 回收效率 回流率 多级降压收集极

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基于金属栅脊加载矩形波导慢波结构的非共振斜注管 被引量：1

12

作者 张凤贞 张兆传 +1 位作者 高冬平 王笑妍 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期780-788,共9页

提出了一种使用金属栅脊加载矩形波导慢波结构的非共振斜注管。研究了金属栅脊加载矩形波导慢波结构的高频特性,并将其与矩形波导栅慢波结构的高频特性进行对比。设计了一只使用金属栅脊加载矩形波导慢波结构的非共振斜注管和一只使用... 提出了一种使用金属栅脊加载矩形波导慢波结构的非共振斜注管。研究了金属栅脊加载矩形波导慢波结构的高频特性,并将其与矩形波导栅慢波结构的高频特性进行对比。设计了一只使用金属栅脊加载矩形波导慢波结构的非共振斜注管和一只使用矩形波导栅慢波结构的非共振斜注管。利用粒子模拟软件对两种非共振斜注管的输出特性进行了仿真,结果表明,相同工作频段内,使用金属栅脊加载矩形波导慢波结构的非共振斜注管具有更高的输出功率和电子效率。 展开更多

关键词 脊加载 金属栅 慢波结构 高频特性 非共振斜注管

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170GHz回旋管准光模式变换器的设计 被引量：1

13

作者 徐寿喜 杨杰 +2 位作者 王虎 耿志辉 张瑞 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期557-562,共6页

针对170 GHz回旋管研究,设计了一种高效Denisov准光模式变换器,该回旋管工作在TE_(31,8)模式。模式变换器由微扰结构的辐射器和镜面系统组成。基于耦合模理论和矢量绕射理论,研究了两级微扰辐射器,优化设计了镜面系统。仿真结果显示,TE_... 针对170 GHz回旋管研究,设计了一种高效Denisov准光模式变换器,该回旋管工作在TE_(31,8)模式。模式变换器由微扰结构的辐射器和镜面系统组成。基于耦合模理论和矢量绕射理论,研究了两级微扰辐射器,优化设计了镜面系统。仿真结果显示,TE_(31,8)模式转换为高斯光束,其输出功率转换效率为93.7%。 展开更多

关键词 准光模式变换器 Denisov辐射器 回旋管

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辐射型加热磁控注入电子枪温度均匀性和热形变分析

14

作者 杨明哲 王小霞 +4 位作者 樊宇 孟鸣凤 杨晨 高察 罗积润 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期208-214,共7页

基于140 GHz兆瓦级回旋振荡器电子枪设计和研制,利用ANSYS热分析软件,建立相应的磁控注入电子枪模型,分析电子枪工作时阴极温度均匀性及热形变,尝试通过相关几何和电参数的调整,在改善阴极温度均匀性的基础上,尽可能消除热形变对电子轨... 基于140 GHz兆瓦级回旋振荡器电子枪设计和研制,利用ANSYS热分析软件,建立相应的磁控注入电子枪模型,分析电子枪工作时阴极温度均匀性及热形变,尝试通过相关几何和电参数的调整,在改善阴极温度均匀性的基础上,尽可能消除热形变对电子轨迹质量的影响。通过对比相同加热功率下阴极发射带的实测温度及仿真温度,评价了仿真模型及结果的合理性,为阴极组件的实际设计提供了参考数据。 展开更多

关键词 磁控注入电子枪 电子枪阴极 热分析 ANSYS 热形变

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平面超材料对曲折线慢波结构行波管效率改善和杂模抑制的影响

15

作者 李周琦珺 文政 +1 位作者 张志强 罗积润 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期43-49,共7页

针对U型曲折线慢波结构带状注行波管杂模抑制和互作用效率提高等面临的挑战,提出了一种开口菱形超材料结构。在综合考虑电路单元谐振性能、与U型曲折线慢波结构之间的协调配合以及电路实现可行性和结构简单等因素,通过电路设计和数值模... 针对U型曲折线慢波结构带状注行波管杂模抑制和互作用效率提高等面临的挑战,提出了一种开口菱形超材料结构。在综合考虑电路单元谐振性能、与U型曲折线慢波结构之间的协调配合以及电路实现可行性和结构简单等因素,通过电路设计和数值模拟优化等具体措施相结合,探讨这种超材料对增强注波互作用表面电场和抑制电路振荡的效果。在Ka波段优化的结果表明,这种超材料在抑制杂波和改善注波互作用效率方面效果明显,对此类行波管稳定性提高具有重要意义。 展开更多

关键词 超材料 曲折线慢波结构 注波互作用 杂模抑制

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