永磁约束电子束轨迹实验研究

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1、第43卷第1期火箭推进v。1．43，№．1：!!：至!星一JouRNALoFRocKETPRoPuIsIoNFeb。201711111竺!!竺!!苎!!=!!=!==!!=!!!!!!!!竺!!!!!!!!!!!!竺!!!兰兰；三，二‘永磁约束电子束轨迹实验研究张志豪1一，张晰哲1，一，邓永锋他，韩先伟t，：(1．西安航天动力研究所，陕西西安710100：2．陕西省等离子体物理与应用技术重点实验室，陕西西安710100)摘要：通过设计并运用一种直流电子束轨迹简易测量方法，开展了永磁约束电子束轨迹实验研究，得到了永磁铁环对60～80keV电子束约束作用的实

2、验数据。结果表明：该测量方法方便有效，结果较为准确；永磁铁对电子束聚焦作用明显，并呈现出一定的规律性。对永磁铁约束电子柬研究工作奠定了基础。关键词：磁约束；电子束轨迹；永磁铁；测量方法；实验研究中图分类号：V439—34文献标识码：A文章编号：1672—9374f2017101—0043—07EXperimcntalstudyonelectronbeamtrajecto巧confinedbypermanentmagnetzHANGZhiha叱zHANGxizhel’-，DENGYongfen叱HANXianweil’2(1．Xi’anAerospaceP

3、ropulsionhlstitute，Xi’an710100，China；2·ShaanxiKeyLaboratoryofPlasmaPhysicsandAppliedTechnology，Xi’an710100，China)Ab蚰阻ct：AsimplemeaSlJrementmethodofDCelectronbeamtrajecto珂wasdesigned．Withthismeasurementmethod，someeXperimentalstudiesof仃ajecto巧ofelectronbe砌confinedbypemanentmagnet@M

4、)wereresearched．SomeexperimentdataofPMringwhichcanres仃aintheelectronbe狮at60～80keVweregotten．Theresultsshowthatthemeasurementmethodisconvenientandefrective．theresultsarecomparatiVelyaccurate，PMhaveanevidentfocusingef．fectonelectronbe锄，andthiseff-ecthasacenainreguIari够nIaidafoundat

5、ionfor缸ture蠡r出erstudyonmagneticalIy—confinedelectronbeambymeansofpenllanentmagnets．Keywords：ma印eticconfinement；electronbeam仃旬ecto巧；PM；measurememmethod：experimentalstudy0引言随着工业和科学技术的发展，电子束已经在高端制造[I_2]、通信岬J、医疗、等离子体产生嗍等越来越多的领域发挥着重要作用。为了使电子束产生设备能够更广泛更方便地应用于更多的领收稿日期：2016一05—24；修回日期：20

6、16—1l一22基金项目：国家863项目(2013AA7023028)作者简介：张志豪(1988一)，男，工程师，研究领域为等离子体技术应用火箭推进2017年2月域，小型轻质化成为必由之路。对于高能量的电子束产生设备，约束磁场大多为电磁线圈，不仅笨重，而且耗能极大。因而具有小体积、低质量、无能耗的永磁铁电子束约束技术成为了该领域的研究热点。对于磁约束电子束，其中重要一部分是对电子束轨迹的研究，而目前对直流电子束轨迹的测量有效手段不多，传统的电子束轨迹测量方法是用脉冲电子束轰击荧光靶。该方法虽然准确，但直流电子束和脉冲电子束的轨迹仍存在一定差别，不能通过利

7、用脉冲高压加载至被测电子束源产生脉冲电子束模拟直流状态的电子束，且整个测量的操作过程十分繁琐，亟需研究一种新的有效测量方法。本文设计了一种基于电子束烧蚀金属膜片测量电子束轨迹的简易方法，大大提高了测量效率，测量结果也较为准确。并基于上述测量方法，开展了永磁约束电子束轨迹实验研究，对有无永磁铁、永磁铁位置及加速电压变化对电子束轨迹的影响进行了测量和分析，总结了相应的规律。1直流电子束轨迹简易测量方法在静电场和磁场环境下，电子束的束径在传输通道内不同位置有很大差别，因此要准确测量电子束轨迹，需要对多个位置的束径进行测量，然后再进行描绘。传统的电子束轨迹测量方

8、法是用脉冲电子束轰击荧光靶，并通过观察靶上的轰击痕迹来确定电子束截面尺寸，但这种