强激光与粒子束杂志

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强激光与粒子束杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

High Power Laser and Particle Beams

  • 51-1311/O4 国内刊号
  • 1001-4322 国际刊号
  • 0.4 影响因子
  • 1-3个月下单 审稿周期
强激光与粒子束是中国工程物理研究院;中国核学会;四川核学会主办的一本学术期刊,主要刊载该领域内的原创性研究论文、综述和评论等。杂志于1989年创刊,目前已被CSCD 中国科学引文数据库来源期刊(含扩展版)、SA 科学文摘(英)等知名数据库收录,是四川省科学技术协会主管的国家重点学术期刊之一。强激光与粒子束在学术界享有很高的声誉和影响力,该期刊发表的文章具有较高的学术水平和实践价值,为读者提供更多的实践案例和行业信息,得到了广大读者的广泛关注和引用。
栏目设置:激光大气传输技术专题、讯息、高功率微波技术、粒子束及加速器技术、脉冲功率技术、核科学与工程

强激光与粒子束 2007年第06期杂志 文档列表

强激光与粒子束杂志高功率微波
亚纳秒毫米波返波管粒子模拟与实验研究881-884

摘要:利用KARAT程序对亚纳秒毫米波返波管进行了粒子模拟,并在电压可调范围10~150kV、负载阻抗50Ω的RADAN303脉冲源上开展了亚纳秒毫米波返波管器件实验研究。在电子束电压200kV、电流500A、脉冲宽度1.65ns、引导磁场1.7T情况下,得到毫米波输出,辐射功率40MW,脉冲宽度500ps,频率37.6GHz,重复频率10Hz,辐射模式TE11。

X波段短脉冲相对论返波管设计与初步实验885-888

摘要:对基于短电子束脉冲超辐射机理的X波段相对论返波管进行了优化设计和粒子模拟,结果表明:在超辐射机理作用下,该器件能实现高峰值功率和高功率转换效率的微波辐射。在小型Tesla脉冲源基础上设计了阻抗变换段、二极管、磁场系统等装置,建立了一套小型窄脉冲电子加速器,以此为实验平台在低磁场条件下进行了器件的初步实验研究。在磁场0.73T、束压约380kV、束流约4.5kA、脉宽3.1ns条件下,实验获得的微波脉冲峰值功率约360MW,脉宽1.10ns,上升沿800ps,频率9.15GHz,功率转换效率为21%。

爆磁压缩发生器的爆炸管动力学效应889-892

摘要:对爆磁压缩发生器中爆炸管2维动力学简化模型进行了模拟计算,分析表明:径向膨胀速度会随径向位置(或者时间)的变化而变化,因此膨胀角也会随径向位置(或者时间)发生变化。对各时间点(或位置点)处的膨胀速度进行了平均,求得理论上的平均膨胀速度,再将该平均膨胀速度与实验测量值进行了比较。模拟结果给出了径向膨胀速度受到端头效应影响的情况,这可为改进实验结果提供参考。由于径向速度与轴向速度的比值一般在5以上,用作爆炸管的物质质量越大,这一比值就越大,因此选择密度较大的金属材料作为爆炸管,可减少滑移。应用2D简化模型计算出的膨胀角数值,与Gurney模型以及1D模型进行了比较,它们之间的差别可能主要来自2D效应。

磁压对级联爆磁压缩脉冲发生器性能的影响893-896

摘要:为了研究负载为μH量级的间接馈电两级级联柱一锥构型的爆磁压缩产生器的基本物理过程和能量转换机理,利用描述爆磁压缩物理过程的2维爆轰磁流体力学程序MFCG(V),以实验模型结构参数为基础模拟计算了一系列模型,分析了磁压对金属套筒径向膨胀速度及膨胀过程的影响。计算结果表明:套筒的径向膨胀速度取决于爆轰压与磁压的共同作用,在爆磁压缩过程的绝大部分时间里,向外膨胀的爆轰压都远大于向内压缩的磁压,因而套筒的径向膨胀速度主要是由爆轰压决定;但是在功率放大级的后半段,也就是发生器电流增长最快阶段,磁压也迅速增长,它的增长大大降低了套筒的径向膨胀速度;在功率放大级的后期,磁压已经超过爆轰压,它对系统设计的影响已经不能完全忽略。

具有超辐射特性的回旋器件模拟研究897-900

摘要:在详细分析快波结构中的束波互作用基础上,采用2.5维PIC粒子模拟软件设计了一种回旋器件。该器件采用摇摆器形成回旋电子束,并采用强耦合方式和优化的互作用段长度,在束压250kV、束流200A、脉宽1ns的电子束驱动下,模拟获得了峰值功率7MW、频率38.5GHz的微波短脉冲输出,峰值功率转换效率达到14%。其峰值输出功率与束脉宽之间的平方关系符合超辐射效应的特征。

利用波导截止特性测量微波源辐射功率901-904

摘要:对波导的截止特性作了理论分析,并分析了利用该特性进行高功率微波功率测量的可行性及准确性。在远场条件下,利用该特性对工作频率为1.75GHz的磁绝缘线振荡器进行了微波功率测量。测量结果表明:微波源辐射功率2.3GW,辐射模式为TM01主模,实测辐射模式方向图与模拟计算结果一致,微波脉宽大于40ns,未发现明显的功率击穿现象;使用波导截止特性测量微波功率是可行的,有利于防止接收喇叭的功率击穿,测量精度较高。

沟道板慢波电路的高频特性905-909

摘要:提出了一种适用于毫米波行波放大器的慢波电路——沟道板慢波电路,该慢波电路的基本结构与沟道梯型慢波电路相似,但其环与金属壁间使用金属板相连。使用场论方法分析了沟道板慢波电路,得到的色散结果与CST的模拟结果之间的误差在1.5%以内。计算表明,沟道板慢波电路与沟道梯型慢波电路的耦合阻抗特性相似,且沟道板电路的色散相对较弱,具有更宽的带宽。

充空气的同轴慢波结构高功率微波器件粒子模拟910-914

摘要:粒子模拟了电子碰撞空气产生的等离子体对同轴慢波结构高功率微波器件的影响,并且在充空气条件下对器件结构参数进行了进一步优化。模拟表明,气压越高,产生的二极管电流越大,二极管电压越低,频率越低。等离子体离子对电子束的空间电荷中和及等离子体电子对微波的能量吸收共同影响输出微波功率的大小。在一定的气压范围内,提高气压能够提高输出功率,此时等离子体离子对电子束的空间电荷中和起主导作用。气压高于一定值时,所产生的等离子体电子强烈吸收微波,输出功率迅速下降,甚至引起脉冲缩短。此外,由于等离子体的存在,器件最佳相互作用区长度以及最优端面反射系数均有可能发生改变。最后还对慢波结构周期数以及漂移段长度等进行了研究,优化的器件内、外导体周期数为11和8.5,慢波结构前端以及内外慢波结构末端分别接4,17和2mm的漂移段,在气压4Pa下获得了1.64GW的输出功率,效率39%。

高功率微波空间功率合成的初步研究915-918

摘要:针对目前高功率微波相位难以精确控制的情况,结合高功率微波空间功率合成的应用,对有源天线阵列的平行波束和交叉波束的空间功率合成作了初步研究。分析表明:当关注的是远区主方向邻近的小立体角区域时,若能做到控相激励,宜采用紧凑阵的平行波束合成;若不能控相,宜采用稀疏阵的平行波束合成。当关注的是远处目标物邻近的区域时,若能做到控相激励,宜采用紧凑阵的平行波束合成;若不能控相,则宜采用稀疏阵的交叉波束合成,但波束交汇区域能量呈网状分布,进行阵布局、倾斜角设计时,要在目标尺度、目标距离、单源功率、工作频率等诸多因素间权衡考虑。

内孔缝位置对嵌套腔体微波耦合特性的影响919-922

摘要:利用时域有限差分(FDTD)方法计算了不同内孔缝位置情况下微波脉冲与带缝嵌套圆柱形腔体系统的耦合过程;分别分析了内孔缝位置对外部带缝腔体和内部带缝腔体耦合特性的影响。结果表明:除了内孔缝附近区域以外,内孔缝位置对外腔耦合特性的影响很小,可以忽略不计;但内孔缝位置对内腔耦合特性的影响较大,而且内腔的屏蔽性能由外腔内的耦合场分布以及内孔缝的位置共同决定。

P波段混合型MILO的粒子模拟923-926

摘要:结合负载限制型磁绝缘线振荡器(MILO)和渐变型MILO的特点提出并设计了P波段混合型MILO的结构,主要以负载限制型MILO结构作为雏形,将其内部仅含有的1根提取叶片用3根长度渐变的慢波叶片组成的渐变段替换。该结构可更好地实现束波相互作用,并使提取间隙电场与MILO输出同轴结构处的电场达到更好的匹配,增加微波输出功率。器件纵向总长度为47cm,外筒直径为44cm。优化后的2.5维全电磁粒子模拟结果表明:在二极管工作电压550keV、电流约57kA的情况下,输出微波的中心频率为640MHz,平均功率为4.27GW,束波转换效率为13.6%,器件4ns时起振,6ns达到饱和,且微波输出功率十分稳定,最终输出微波模式为TEM模。

介质加载回旋行波管小信号分析927-930

摘要:应用分析回旋行波管绝对不稳定性的Briggs—Bers相碰判据与小信号色散方程,结合介质加载波导的冷场分析,数值计算并比较了不同介质加载条件下回旋行波管工作模式的起振电流与寄生模式的起振长度。改变加载介质的特性参数可以增加行波损耗从而显著提高工作模式起振电流,并抑制掉寄生模式的返波振荡。结合介质加载波导冷场分析与回旋行波管小信号色散方程,分析了介质加载条件下回旋行波管小信号增益,计算得出了不同介质加载条件下的回旋行波管的小信号增益带宽曲线。

输入腔高频场的矩阵分析931-933

摘要:应用模匹配理论推导和建立了单级突变的矩阵方程,并分析给出了具有多级突变和渐变结构级联情况下波导腔体的处理方法。在理论推导的基础上,通过编制程序计算出多级突变结构波导腔体模匹配系数级联矩阵,并由矩阵参数得到所需的腔体谐振频率和Q值等物理特性参量。实际计算结果表明,由程序模拟输入腔计算得到的数据结果与腔体的冷测实验结果基本一致,为进一步的注波互作用研究和回旋速调管的设计工作提供了参考依据。

Fermat原理在左手媒质中的推广934-938

摘要:在考虑左、右手媒质定义对比基础上,定义了广义折射率,并对Fermat原理的表述进行了推广。从电磁理论出发,得到了折射率的具体表示。广义的折射率可以通过媒质电参数有效地表现理想及人工复合左、右手媒质中折射的负正特性。以此所得理论可以有效描述由左、右手媒质所共同构成的折射率可变的混合稳态电磁或光学传输系统。讨论了折射率的高频形式,并对负折射现象进行了讨论。

基于异向传输线的亚波长谐振腔设计939-942

摘要:提出了一种新型的谐振腔,该谐振腔的谐振条件与普通谐振腔不同,其两个端面的总相移不必是180°的正整数倍。这种谐振腔由异向传输线和右手传输线两种不同性质的传输线级联构成,它利用耦合腔链作为异向传输线实现负相移,同轴波导作为右手传输线实现正相移,使谐振腔两个端面的总相移为零,满足谐振腔的谐振条件。由于它与传统谐振腔谐振条件不同,理论证明这种谐振腔的长度可远远小于传统谐振腔,设计实例的仿真结果表明这种新型谐振腔的长度最短仅为传统谐振腔的1/7。

36单元高功率双层径向线螺旋阵列天线功率容量943-946

摘要:对36单元高功率双层径向线螺旋阵列天线的功率容量进行了研究。讨论了真空状态下的微波击穿和真空与大气交界面的微波击穿,以这两种状态下的击穿阈值为依据,论证了阵列天线实现1GW高功率微波辐射的可行性。采用有限元软件数值模拟了中心频率为4.0GHz的阵列天线的功率容量,给出了模拟结果并分析了功率容量降低的原因;提出了提高阵列天线功率容量的技术途径。结果表明:改进的高功率双层径向线螺旋阵列天线可以实现1GW高功率微波的发射。

一种带状线定向耦合器场分布的求解947-950

摘要:通过两次利用Schwarz-Christoffel变换函数,先把理想的带状线变换到实轴上,然后再变换成为平板电容器,得到与两次变换过程相对应的两个变换函数,从而根据复合函数的性质,求出波导-带状线-同轴线型定向耦合器中的场分布。再根据小孔耦合理论,导出了耦合度、方向性的计算公式。最后对耦合度的理论计算结果与实际测试数据进行了对比,两者仅相差1.04dB,吻合得很好。

回旋速调管双阳极磁控注入电子枪的设计与优化951-955

摘要:根据8mm回旋速调管放大器对双阳极磁控注入电子枪的要求,分析了电极形状、阳极电压、磁场、注电流对电子注横纵速度比和速度零散的影响,并进行了粒子模拟。分析表明:这些因素可归根为电场和磁场的作用,阴极附近高的电场有助于提高横纵速度比和降低速度零散;而高的磁场及低的磁压缩比将降低横纵速度比,但对速度零散影响无明显规律。在此基础上通过优化电极形状、磁场分布、电流、第一阳极电压和第二阳极电压,模拟并试制出工作电压65kV、电流12A、磁场1.4T的双阳极电子枪,得到的横纵速度比值为1.4,横向速度零散为4.5%,为8mm回旋速调管提供了稳定高质量的电子注。