發(fā)布時(shí)間：2021-09-07 04:28

　　隨著微波技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了各種各樣的微波電真空器件。其中,回旋管是一種高功率微波器件,相比普通微波器件,它可以工作在更高頻率下,并且可以輸出更高功率,因此受到各國(guó)科研工作者的廣泛重視。回旋管的廣泛應(yīng)用也推動(dòng)了其不斷向前發(fā)展,人們對(duì)回旋管的性能參數(shù)要求也更高。電子槍作為回旋管的源,其是否能夠產(chǎn)生高質(zhì)量的電子注將很大程度影響回旋管的性能,這也因此推動(dòng)了電子槍的發(fā)展。磁控注入電子槍是目前回旋管中比較常用的一種電子槍,它可以產(chǎn)生較大的電子注橫縱速度比和較小的速度離散。當(dāng)回旋管正常工作時(shí),需要陰極發(fā)射帶表面溫度達(dá)到電子發(fā)射所需要的溫度才能開(kāi)始發(fā)射電子,電子槍陰極受熱會(huì)發(fā)生一定程度的熱形變,也因此會(huì)導(dǎo)致回旋管的性能受到影響,而且陰極發(fā)射帶表面溫差過(guò)大,溫度分布不均勻,會(huì)影響電子注的發(fā)射狀態(tài)。所以,設(shè)計(jì)完成一支磁控注入電子槍之后,需要對(duì)其進(jìn)行熱分析,并判斷形變量是否對(duì)整管的性能參數(shù)產(chǎn)生了影響。本文的主要內(nèi)容如下:1、詳細(xì)介紹了電子光學(xué)系統(tǒng)基本理論和回旋脈塞電子光學(xué)理論,并闡述了相關(guān)傳熱學(xué)知識(shí)以及熱分析具體流程;通過(guò)上述理論,對(duì)磁控注入電子槍的設(shè)計(jì)方法和原理做出進(jìn)一步研究分析。2、使用兩種粒子模擬軟件... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

電磁波頻譜劃分

械模?極大的提高了輸出功率[13]。日本福岡大學(xué)與IAP機(jī)構(gòu)合作研究出了一只工作頻率為300GHz的回旋振蕩管，可以輸出大于2.3MW的功率。工作電壓為15kV，電流為1A，工作模式是TE22,8。我國(guó)在上世界七十年代末開(kāi)始投入對(duì)回旋管的研究。電子科技大學(xué)，中電十二所，中科院電子所等機(jī)構(gòu)率先開(kāi)展了對(duì)不同頻段下回旋管的研究工作，并且已經(jīng)取得了一些重要的科研成果和進(jìn)步[9]，推動(dòng)著回旋管不斷向前發(fā)展�；匦艿玫搅耸澜绺鲊�(guó)的關(guān)注，被廣泛應(yīng)用雷達(dá)、電子對(duì)抗、空間通信等方面，涉及到民用、軍事、醫(yī)學(xué)、科研等多個(gè)領(lǐng)域。如圖1-2所示，是應(yīng)用在雷達(dá)方面的車(chē)載相控陣?yán)走_(dá)，可以對(duì)其進(jìn)行任意移動(dòng)，準(zhǔn)確定位目標(biāo)的位置。在軍事應(yīng)用上，尤其是國(guó)際熱核反應(yīng)堆計(jì)劃(ITER)和主動(dòng)拒止系統(tǒng)(ADS)上，回旋管作為高功率微波源起到了非常重要的作用，在滿(mǎn)足高頻率的同時(shí)得到更高的功率。回旋管還可以作為現(xiàn)在醫(yī)學(xué)科學(xué)研究的太赫茲源，被廣泛應(yīng)用于DNP-NMR等系統(tǒng)上，解決了醫(yī)學(xué)上很多難題。而且太赫茲輻射不是非電離輻射，在應(yīng)用中不會(huì)損傷人體的組織和DNA，這一優(yōu)勢(shì)勢(shì)必導(dǎo)致在醫(yī)學(xué)上投入大量研究�；匦苓�可以應(yīng)用到工業(yè)上，可以實(shí)現(xiàn)加熱去除表面水分，表面硬化，也可以實(shí)現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)陶瓷的生長(zhǎng)。回旋管還可以實(shí)現(xiàn)大氣監(jiān)測(cè)，航空航天應(yīng)用，放射性物質(zhì)檢測(cè)等[14-17]。回旋管作為可以產(chǎn)生高功率的源，可以實(shí)現(xiàn)許多功能，為未來(lái)應(yīng)用也提供了更多的研究方向�；匦芤呀�(jīng)逐漸地從各個(gè)方面走向人們的生活，這也會(huì)使世界范圍內(nèi)的科研工作者加快對(duì)回旋管的研究，使得其應(yīng)用更加為人們生活帶來(lái)方便。圖1-2車(chē)載相控陣?yán)走_(dá)1.3回旋管的工作原理回旋管相比普通微波管可以工作在更高頻率下，并且可以獲得更高的功率。

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4經(jīng)過(guò)不斷地發(fā)展，回旋管系列已經(jīng)得到了很多擴(kuò)充，而且應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。圖1-3是回旋管結(jié)構(gòu)圖，主要可以分為以下幾個(gè)部分：電子槍部分、外加磁場(chǎng)部分、高頻結(jié)構(gòu)部分、輸出窗部分、收集極部分等。回旋管在工作中，首先由電子槍中陰極發(fā)射帶發(fā)射出電子；外加磁場(chǎng)是軸向磁場(chǎng)，一般呈“凸”形狀，在互作用區(qū)之前是不斷增加的，在互作用區(qū)之后逐漸減小，峰值一般只有幾個(gè)特斯拉；電子注在軸向磁場(chǎng)的絕熱壓縮作用下逐漸做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電子注的橫向速度達(dá)到一定范圍開(kāi)始做回旋運(yùn)動(dòng)；在經(jīng)過(guò)高頻互作用腔時(shí)，當(dāng)電場(chǎng)方向與電子注運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí)，電子注速度和回旋頻率將會(huì)不斷減小，回旋半徑則會(huì)不斷增大，電場(chǎng)方向與電子注運(yùn)動(dòng)方向不相同的電子注，其速度和回旋頻率會(huì)不斷增大，而回旋半徑在不斷減校之后，電子會(huì)產(chǎn)生群聚過(guò)程，在這過(guò)程中電子注和場(chǎng)之間進(jìn)行一定的能量交換，電磁波將會(huì)從中獲得能量，電子注失去能量；能量交換之后，通過(guò)輸出結(jié)構(gòu)將電磁波進(jìn)行輸出，電子注則繼續(xù)向前進(jìn)，最后降落在收集極上。圖1-3回旋管結(jié)構(gòu)圖由圖1-3可知，當(dāng)電子發(fā)射出來(lái)，將會(huì)在電磁場(chǎng)的作用下朝著互作用區(qū)方向前進(jìn)，電子注速度比達(dá)到性能需求的值時(shí)將會(huì)進(jìn)入高頻互作用區(qū)進(jìn)行能量交換。電子在磁場(chǎng)中做回旋運(yùn)動(dòng)，回旋頻率可以由以下式子表示：0=/cc(1-1)其中，c00=|e|B/m(1-2)2-1/2=(1-)=c/v(1-3)在上式中，c0是非相對(duì)論效應(yīng)情況下的回旋頻率，為相對(duì)論因子，0m為電子在靜止時(shí)自身的質(zhì)量，為傳播常數(shù)。電子回旋半徑可由以下式子表示：

【參考文獻(xiàn)】：
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