《強流相對論帶狀電子束的產生與傳輸技術研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由杜廣星擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：強流相對論帶狀電子束的產生與傳輸技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：杜廣星
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
帶狀電子束高功率微波源因其潛在的緊湊性和高束-波轉換效率等優點，受到國內外研究人員的廣泛關注。而強流相對論帶狀電子束的產生和傳輸是該類型高功率微波源研究中必須突破的難題之一。為此，本項目擬對強流相對論帶狀電子束的產生和傳輸技術開展理論分析和實驗研究。首先，對強流相對論帶狀電子束產生技術開展研究，包括多級加速冷陰極發射材料與結構，加速間隙內準矩形橫截面帶狀電子束的空間電荷場，陰極和多級加速陽極表面的場強分布等。然後，對強流相對論帶狀電子束的傳輸技術開展研究，包括不同結構傳輸通道內帶狀電子束的空間電荷場和極限電流分析，周期永久磁場的產生和測量，周期磁場中帶狀電子束傳輸的穩定性等問題。最後，開展300keV、3kA強流相對論帶狀電子束產生與傳輸的實驗驗證，並根據實驗結果對理論分析方法進行修正。
結題摘要
本項目以實用化的帶狀電子束高功率微波源為背景，對強流相對論帶狀電子束產生與傳輸技術開展了廣泛而深入的研究。在強流帶狀電子束的產生方面，研究了冷陰極結構、發射體材料、加速間隙的影響，對陰極和多級加速陽極表面的場強分布進行了最佳化設計。在強流相對論帶狀電子束的傳輸技術研究方面，研究了電子束與約束磁場的匹配條件，周期磁場中帶狀電子束傳輸的穩定性條件，以及有限長波紋波導內電子束的傳輸問題。為了在有限長傳輸距離條件下獲得電子束得穩定傳輸，設計了強流相對論帶狀電子束收集極，該收集極能夠為電子束的傳輸和終止研究提供良好的軸向末端邊界；為了降低束波作用產生的TM11模式強諧振場可能導致的電子束崩潰，設計了可良好接收TM11模式的微波模式轉換器，轉換後可輸出實用的TE10模式；為了研究具有實用價值的帶狀電子束的傳輸過程，以帶狀電子束為中心，以X波段相對論返波振盪器為研究模型，開展了大量的仿真最佳化，使帶狀電子束能夠在振盪器內參與並完成束波相互作用，到達波紋波導末端。最後，開展了強流相對論帶狀電子束產生與傳輸的實驗驗證，電子束傳輸效果較好。這些工作為強流相對論帶狀電子束的實用化，研製出帶狀電子束高功率微波源，奠定了重要的理論與技術基礎。
