浸没流多透镜多注电子光学系统的模拟研究

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1、第31卷第7期电子与信息学报Vo1．31NO．72009年7月JournalofElectronics&InformationTechnologyJul_2009浸没流多透镜多注电子光学系统的模拟研究张瑞王勇谢敬新④(中国科学院电子学研究所中国科学院高功率微波源与技术重点实验室北京100190)(中国科学院研究生院北京1000491摘要：该文采用先2维后3维的计算方法，对L波段高峰值功率多注速调管电子光学系统进行了模拟设计。采用均匀场浸没流多透镜聚焦系统对电子注进行聚焦，获得了通过率100％，填充因子55％，特性良好的旁轴电子注。模拟计算表明，多透镜

2、系统可有效调整电子注平衡半径，电子枪区均匀场可有效调整电子注波动性及层流性，聚集系统可在阴极磁感应强度为0．001～O．01T，主磁场为O．06～0．13T的范围内实现对旁轴电子注的良好聚焦。关键词：电子光学系统；多注速调管；电子枪；电子注中图分类号：TN122文献标识码：A文章编号：1009—5896(2009)07—1722—05SimulationStudyoftheConfined．FlowMulti-lensesMulti-beamElectron-OpticalSystemZhangRui①②WangYong~XieJing—xin①(K

3、eyLaboratoryofgPowerMicrowaveSourceandTechnologies，InstituteofElectronics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China)(GraduateUniversityoftheChineseAcademyofSciences，Beng100049，China)Abstract：Theelectron—opticalsystemofanL—bandmulti—beamklystronisdesigned．The2-Dsimulationfort

4、hesystemisconductedfirstandthe3-DsimulationisdoneinSuccession．Confined—flowuniformmagneticfieldsfocusingsystemwithmulti—lensesisadoptedandtheparaxialbeamswithperfectcharacteristicareobtained．Simulationindicatesthatthebeamoccupancyrateisabout55％、thebeamtransmissionrateis100％，the

5、multi—lensessystemcanmodulatethebeamequilibriumradiuseffectivelyandtheuniformmagneticfieldingunregioncanmodulatethebeamtrajectories．Thefocusingsystemallowsmatchingbeamswiththemagneticfieldsonthecathoderangefrom0．001Tto0．01Tandthemagneticfieldsinmainregionrangefrom0．06Tto0．13T．K

6、eywords：Electron．-opticalsystem；Multi-．beamklystron；Electrongun；Electronbeam1引言子枪以及使电子注稳定传输的聚焦系统，其性能优劣对速调管设计成功与否起着至关重要的作用，这高峰值功率速调管在加速器、对撞机、超远程一点对于高峰值功率多注速调管来说更为突出。高雷达、高功率微波武器方面有着重要的应用价值。峰值功率多注速调管多个电子注不在系统主轴上，传统单注速调管可以获得较高的输出功率，但其过在采用同轴谐振腔或高次模谐振腔的情况下，电子高的工作电压会带来高压击穿、辐射增强以及电源注距离

7、主轴较远，旁轴电子注聚焦比较困难，需要调制器复杂度提高等一系列问题，其高工作电流会进行3维计算，增加了系统设计的复杂度【9,10}。产生强空间电荷作用力，使电子注聚焦困难，增加本文首先用基于稳态模拟算法的EGUN软件噪声及阴极负载并降低效率。新型高峰值功率多注为主要工具，对L波段同轴腔多注速调管电子光学速调管采用多个电子注并联工作，可以在较低的电系统进行等效2维设计，然后以基于PIC粒子模拟压水平下获得较高的电子注电流及导流系数，显著算法的软件对系统进行3维设计。采用了限制流多降低管子的工作电压，在采用同轴谐振腔或高次模透镜均匀磁场聚焦系统实现多电子

8、注聚焦，模拟表圆柱谐振腔代替传统基模圆柱谐振腔后，高峰值功明，其多透镜系统可以有效调整电子注平衡半径，率多注