相對論返波管導論

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 高功率微波的基本概念 1
1.2 高功率微波器件的研究概況與趨勢 8
1.3 高功率微波器件的發(fā)展歷程 15
1.4 相對論返波管的研究概況 22
參考文獻 28
第2章 環(huán)形強流相對論電子束 37
2.1 無箔二極管 39
2.1.1 同軸導體區(qū)的磁絕緣問題 39
2.1.2 強流相對論電子束空間電荷效應 44
2.1.3 有限磁場約束下環(huán)形強流相對論電子束包絡問題 51
2.1.4 無箔二極管電壓和電流關系 57
2.2 環(huán)形強流爆炸發(fā)射陰極 60
2.2.1 強流爆炸發(fā)射機理 61
2.2.2 引導磁場對環(huán)形陰極發(fā)射和束流分布的影響 68
2.2.3 陰極微觀形貌對發(fā)射均勻性的影響 69
2.2.4 陰極壽命 70
2.3 無箔二極管電壓電流波瞬態(tài)過程 71
2.3.1 簡化的無箔二極管系統(tǒng) 71
2.3.2 真空傳輸區(qū)阻抗變化對電壓電流波過程的影響 75
2.3.3 陰極啟動對電壓電流波過程的影響 80
2.4 無箔二極管在RBWO中的應用 82
2.4.1 電子束回流與抑制 82
2.4.2 陰極結(jié)構(gòu)與電子發(fā)射控制 83
2.4.3 強引導磁場大小選擇依據(jù) 84
2.4.4 低引導約束磁場下降低電子束包絡的方法 85
2.4.5 加快陰極處電壓與電流前沿的一般方法 87
參考文獻 88
第3章 慢波結(jié)構(gòu)電動力學特性 90
3.1 無限長慢波結(jié)構(gòu) 91
3.1.1 無限長慢波結(jié)構(gòu)的色散關系 91
3.1.2 無限長慢波結(jié)構(gòu)的空間諧波系數(shù) 96
3.1.3 無限長慢波結(jié)構(gòu)內(nèi)的行駐波場 98
3.2 慢波結(jié)構(gòu)諧振腔 99
3.3 有限長慢波結(jié)構(gòu) 105
3.3.1 有限長慢波結(jié)構(gòu)與圓波導連接邊界的反射 105
3.3.2 有限長慢波結(jié)構(gòu)的諧振特性 111
3.4 慢波結(jié)構(gòu)電動力學特性在RBWO中的應用 120
3.4.1 RBWO的耦合阻抗及選擇 120
3.4.2 RBWO慢波結(jié)構(gòu)兩端連接結(jié)構(gòu)設計 122
3.4.3 RBWO慢波結(jié)構(gòu)諧振與效率的關系 123
參考文獻 125
第4章 RBWO的反射結(jié)構(gòu) 126
4.1 截止頸 127
4.2 諧振反射器 130
4.2.1 TM020模諧振反射器 130
4.2.2 TM021模諧振反射器 138
4.2.3 TM0mn高階模諧振反射器 140
4.3 其他類型的反射器 142
4.3.1 分布式反射器 142
4.3.2 雙模反射器 143
4.3.3 周期反饋結(jié)構(gòu)反射器 146
4.4 反射器設計與應用討論 150
參考文獻 151
第5章 RBWO束波相互作用基礎理論 153
5.1 束波相互作用的幾個基本問題 154
5.1.1 HPM器件中微波輻射機制 154
5.1.2 電子束模式與快慢空間電荷波 159
5.1.3 單粒子軌道動力論與射頻電流表達式 164
5.1.4 RBWO中電磁波的傳播與能流 168
5.1.5 RBWO的超輻射機制 169
5.2 束波相互作用小信號理論概述 170
5.2.1 線性理論和微波頻率預測 172
5.2.2 非線性理論 174
5.3 相對論電子束強場調(diào)制理論 181
5.3.1 非相對論電子束的小信號調(diào)制理論簡述 181
5.3.2 相對論電子束的強場調(diào)制 184
5.3.3 相對論電子束強場調(diào)制下的射頻電流 186
5.3.4 空間電荷場對相對論電子束強場調(diào)制的影響 189
5.4 RBWO的飽和機制 191
5.4.1 RBWO的輸出飽和過程物理圖像 191
5.4.2 RBWO束波相互作用區(qū)總長度 193
5.4.3 RBWO的最佳工作電壓 194
5.4.4 RBWO飽和時電子相空間圖 194
5.5 回旋共振吸收 196
5.6 RBWO中模式競爭及抑制 198
5.6.1 模式競爭表現(xiàn)形式 198
5.6.2 模式競爭抑制方法 202
參考文獻 206
第6章 提高RBWO微波轉(zhuǎn)換效率的方法 208
6.1 概述 208
6.2 改善電子束調(diào)制 211
6.2.1 慢波結(jié)構(gòu)起始端結(jié)構(gòu)對電子束調(diào)制的影響 211
6.2.2 慢波結(jié)構(gòu)末端反射參數(shù)對電子束調(diào)制的影響 212
6.2.3 電子束的兩級或多級調(diào)制 213
6.2.4 陰極初始發(fā)射電子束預調(diào)制 216
6.3 改善射頻電流與電場的相位配合 218
6.3.1 Ldr的規(guī)律及優(yōu)化準則 218
6.3.2 慢波結(jié)構(gòu)周期個數(shù)優(yōu)選 223
6.3.3 非均勻慢波結(jié)構(gòu) 224
6.3.4 控制諧振反射器的調(diào)制電場強度 226
6.4 增加集中式渡越輻射 227
參考文獻 229
第7章 RBWO強場擊穿與抑制 231
7.1 RBWO強場擊穿現(xiàn)象與規(guī)律 232
7.1.1 RBWO強場擊穿現(xiàn)象 232
7.1.2 強場擊穿與微波頻率的關聯(lián)性 239
7.1.3 強場擊穿與脈沖寬度的關聯(lián)性 240
7.1.4 老練的影響 241
7.2 強場擊穿機理和規(guī)律的早期認識 241
7.2.1 高能加速器中強場擊穿機理和規(guī)律 241
7.2.2 RBWO強場擊穿機理和規(guī)律 244
7.3 RBWO強場擊穿機理 247
7.3.1 強流相對論電子束與材料相互作用 247
7.3.2 RBWO腔壁強場擊穿損傷機理 251
7.3.3 微波腔壁電子發(fā)射的電流密度 258
7.3.4 RBWO強場擊穿研究平臺 260
7.3.5 陰極、收集極等離子體運動及其影響 262
7.3.6 慢波結(jié)構(gòu)強場區(qū)擊穿等離子體運動及其影響 267
7.4 RBWO強場擊穿與抑制方法 269
7.4.1 高頻結(jié)構(gòu)改進抑制強場擊穿 269
7.4.2 采用耐受電子束轟擊的材料抑制強場擊穿 271
7.4.3 高頻結(jié)構(gòu)處理工藝的影響 271
參考文獻 272
彩圖