【摘要】：主要介紹了某X波段大功率耦合腔脈沖行波管兩級降壓收集極的CAD分析、結構設計及研制結果。通過使用國營第七七二廠2.5維互作用程序軟件包(TWTC軟件)對行波管輸出端96條電子軌跡的半徑,軸向、徑向速度模擬并分析,判斷電子注層流性情況,然后對兩級降壓收集極進行光學設計、結構設計和熱分析,裝管驗證結果表明:實測值結果與理論計算的兩級降壓收集極各電極電流分配比例、收集極效率等參數接近。
【圖文】：

－２Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈａｒｅｆｏｃｕｓｉｎｇｓｅｇｍｅｎｔ圖１再聚焦段結構圖為負值，說明該軌跡偏向軸而不是遠離軸，后果是電子注投向軸，電子注出現交叉，層流性變差，并在進入降壓電極的減速電場作用下，極有可能返回到慢波線，，形成返流電子注。由表１可知：９６條電子軌跡中３６條有負的徑向速度ｖｒ，占３７．５％，說明層流性較差，需要對層流性進行改善。１．２電子注層流性的改善為了改善電子注的層流性，設計一段再聚焦段，添加再聚焦段后的結構如圖１所示。對經過再聚焦段作用后的９６條電子軌跡的分析數據，如表２所示。表２９６條電子注的軌跡信息Ｔａｂｌｅ２Ｔｒａｊｅｃｔｏｒｉｅｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ９６ｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍｓｔｉｍｅＴ／ｓｒａｄｉｕｓＲ／ｍａｘｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｖｚ／（ｍ·ｓ－１）ｒａｄｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｖｒ／（ｍ·ｓ－１）ｃｕｒｒｅｎｔΔＩ／Ａ０．３２５２×１０－８０．１１５３×１０－２０．８６１４×１０８－０．７２２４×１０７０．５１９×１０－１０．３２５３×１０－８０．１４６７×１０－２０．８５７４×１０８０．９７１８×１０７０．５１９×１０－１……………０．３３５８×１０－８０．１６８５×１０－２０．８２０６×１０８０．９９０８×１０７０．５１９×１０－１０．３３５９×１０－８０．９２４５×１０－２０．８１０８×１０８－０．５２４７×１０７０．５１９×１０－１ｐｏｗｅｒｏｕｔ／ＷｐｏｗｅｒｌｏｓｓｉｎＳＷＳ／Ｗａｃｃｅｌｅｒ

對應的電位值為Ｖｅｆｆ，則ｅＶｅｆｆ＝１２ｍ（ｖ２ｚ＋ｖ２ｒ）（２）式中：ｅ為電子電荷，單位為Ｃ；ｍ為電子質量，單位為ｋｇ。Ｆｉｇ．２Ｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍｓｔｒａｊｅｃｔｏｒｙａｎｄｅｎｅｒｇｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｔｄｙｎａｍｉｃｓｔａｔｅ圖２動態(tài)情況下電子軌跡及能量分布１．３收集極ＣＡＤ光學設計增加再聚焦段后，９６條軌跡經ＴＷＴＣ軟件計算，仿真考慮二次電子情況下動態(tài)的電子分布情況及其功率譜密度情況如圖２所示。由圖２容易發(fā)現，增加一段再聚焦段后，９６條軌跡能較均勻地散開在兩個降壓電極的內圓柱表面上，有利于散熱。１．４降壓收集極的效率分析根據整機的要求，結合各電極降壓對總效率的影響，第一收集極電壓Ｖｃ１ｋ（相對陰極）工作電壓取值１７ｋＶ，第二收集極電壓Ｖｃ２ｋ（相對陰極）工作電壓取值１１．３ｋＶ。通過從再聚焦段末端得到９６條軌跡的半徑、徑向及軸向速度，計算每條軌跡的等效電壓。由表２得到的９６條軌跡等效電壓分類如表３所示。由表３并結合所研大功率脈沖行波管加電條件可看出，如果第二降壓收集極有足夠大的孔徑，且離降壓區(qū)強激光與粒子束
【作者單位】： 南京三樂集團有限公司;
【基金】：國家專項基金項目
【分類號】：TN124

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本文編號：2534020