强激光与粒子束杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

强激光与粒子束 2009年第04期杂志 文档列表

强激光与粒子束杂志高功率微波理论、数值仿真及器件

3维全电磁粒子模拟软件的外加波与粒子模块设计481-488

摘要：介绍了3维全电磁粒子模拟软件中外加波边界与粒子边界模块的设计思路和方法，其中外加波边界包括同轴波导、矩形波导、圆柱波导的电磁波输入和输出，以实际算例的形式计算了同轴波导TEM模、矩形波导TE10模、圆柱波导TM01模的传输特性；粒子边界包括粒子的发射与吸收。以实际算例的形式计算了一个用于MILO的同轴二极管爆炸发射模型，对其不同电压下的发射特性以及外加波注入功率进行了研究。研究发现：在外加波电压从低到高的情况下，电子先后表现为出了径向运动，轴向漂移和顺势流3个阶段的发射特性，符合物理规律。所得外加波传输的模式分布和粒子发射特性的计算结果分别验证了外加波和粒子发射模块设计的正确性和可靠性。

X波段磁绝缘线振荡器的数值模拟489-492

摘要：在对磁绝缘线振荡器（MILO）慢波结构色散特性进行理论分析的基础上，结合负载限制型和渐变型MILO的特点，对X波段MILO慢波结构、阴极和中心阳极进行了设计。利用2．5维全电磁PIC程序进行粒子模拟，研究了输出功率与结构参数之间的关系，进一步优化MILO结构。在外加电压为510kV，束流43kA情况下，模拟得到平均功率2．83GW的微波输出，中心频率为8．2GHz，功率转换效率12．9％。

双频磁绝缘线振荡器微波产生特性的数值研究493-498

摘要：利用数值模拟的方法，研究了角向分区比例分别为1：1，1：2，1：3，2：1和2：2的双频磁绝缘线振荡器（MILO）的微波产生特性，得到了“热腔”条件下的微波电场分布，电子的相空间图，输出微波的总功率，以及微波频率随角向的分布变化等特性。为了比较，还给出了对应于双频MILO的谐振腔深度的两种常规的角向均匀的单频MILO的模拟结果。研究揭示了双频MILO内束一波互作用分区分别工作的规律，提高了对双频MILO产生双频率高功率微波的机理的认识，为双频MILO的双频辐射技术和双频微波测试技术提供了依据。

双波段相对论返波振荡器模拟研究499-502

摘要：提出了一种采用单电子束实现C波段和X波段微波同时输出的新型相对论返波振荡器，该器件的束波作用区为中间用渐变段隔开的两段盘荷结构。使用Karat软件进行了2．5维全电磁粒子数值模拟，在工作电压为1MV，电流为8kA，导引磁场为3T的条件下，输出微波功率大于1GW，功率效率约为15％，输出的微波频率分别为5．42GHz和9．58GHz，二者频谱幅度相差2．17dB，模式为TEM模。

强激光与粒子束杂志讯息

美国建成世界最大激光器502-502

摘要：美国能源部定于2009年3月31日宣布，位于加利福尼亚州利弗莫尔·劳伦斯国家实验室（LLNL）的“国家点火装置”（National Ignition Facility—NIF）已建成合格。新装置将于6月投入实验，能否借助新装置实现核聚变成为科学家现阶段关注焦点。他们希望，这一装置能把可控核聚变变为“工程现实”。这表明，这台能模拟太阳中心核反应的世界上最大的激光器已经准备就绪，即将启动。

强激光与粒子束杂志高功率微波理论、数值仿真及器件

矩形开口波导天线特性的数值模拟503-506

摘要：利用电磁场模拟软件模拟了BJ100矩形开口波导的增益特性，探讨了法兰和波导长度对矩形开口波导增益的影响，得出了开口波导增益随波导长度以半波长为周期振荡的规律。为了减小增益随频率的振荡，抑制法兰对开口波导增益的影响，采用在波导外壁宽边贴覆吸波材料的办法。数值模拟表明：在波导外壁宽边贴上吸波材料后，增益随频率振荡的现象减弱或消失，矩形开口波导方向图的主瓣变宽，中心的增益值最大，满足高功率微波辐射场测量中使用的要求。

慢波结构参数对同轴相对论返波管线性增长率的影响507-510

摘要：根据线性理论推导同轴相对论返波管色散方程和线性增长率，分别给出了波纹深度和波纹周期改变对于同轴相对论返波管线性增长率的影响规律，发现在一定范围内，减小波纹周期或者增大波纹深度能够降低结构波相速度，获得较大的线性增长率。

速调管输入腔开放腔的高频特性分析与实验研究511-515

摘要：建立了带输入波导结构的S波段速调管放大器输入腔开放腔模型，利用3维软件对其高频特性进行了数值计算研究，并对输入腔结构进行了优化设计。利用已加工的输入腔进行了高频参数的冷测实验研究，实验中的输入腔结构尺寸与高频分析中的完全相同，实验结果与高频分析结果一致。用3维PIC程序对电子束经过该输入腔后的束流调制以及注入微波的吸收情况进行了模拟。模拟结果表明：该输入腔与微波注入波导匹配很好，注入微波能被电子束和谐振腔全部吸收，在输入腔间隙后37cm处得到了13％的基波电流调制深度。

束流预调制型同轴虚阴极振荡器的初步理论分析516-520

摘要：利用求解格林函数的方法，对束流预调制型同轴虚阴极振荡器进行了初步理论分析。分析结果表明，相同参数入射电子束同轴虚阴极振荡器的束波转换效率正比于预调制深度的平方，提高预调制的深度可以很好地提高束波转换效率；任意的束波互作用区结构参数和入射束流分布参数，都会存在一个对应工作状态下最大束波转换效率的最佳预调制频率，合理选择预调制频率可以优化同轴虚阴极振荡器的微波输出。

L波段高功率多注速调管设计与模拟521-525

摘要：开展了峰值功率10Mw、平均功率150kW的L波段多注速调管的研究工作。采用均匀场多透镜聚焦系统对多电子注进行聚焦，获得了具有良好层流性和波动性的旁轴多注电子光学系统；采用二次谐波腔，对6个电子注、6个同轴谐振腔结构的速调管进行了注波互作用计算。结果表明，当电子注电压为115kV，电流为132A时，可获得大于10Mw的脉冲输出功率，大于65％的输出效率和大于45dB的增益。

同轴引出电子束相对论返波振荡器的粒子模拟526-530

摘要：设计了一种L波段同轴引出电子束相对论返波振荡器，采用KARAT2．5维全电磁粒子模拟程序研究了器件内束-波作用的物理过程，分析了二极管电压和导引磁场对产生微波频率和束-波转换效率的影响。模拟结果表明：该器件在小型化，中等磁场的条件下具有较高的束-波作用效率。在电子束能量700keY，电子束流10kA，导引磁场为1．0T时，器件在频率1．62GHz处获得较高的微波输出，饱和后微波的平均功率达2．2GW，平均效率约为30％，器件最大径向半径仅为5．0cm。

脉冲形成网络的设计与实验研究531-535

摘要：采用陶瓷无感电容器作为储能介质，设计了一种低阻抗高储能密度的中等高压脉冲形成网络。该脉冲形成网络采用无感陶瓷电容器作为储能介质，每一个电容器的容值为1．7nF。电容器采用相对介电常数较高的钛酸钡作为材料，单个电容器的直径为6cm、高度为4cm，该电容器在变压器油中的工作电压可以达到50kV。实验结果表明，设计的单线型中等高压脉冲形成网络可在1Ω的匹配负载上获得半高宽220ns，前沿为40ns的高压脉冲，能很好满足脉冲功率系统小型化的应用要求。实验研究还表明，设计的低阻抗Blumlein型脉冲形成网络，在工作电压为44kV时可在2．5Q的低阻抗负载上获得脉宽230ns，前沿约为50ns的脉冲。

强激光与粒子束杂志高功率微波应用

利用互补天线原理求解孔缝的共振性能536-540

摘要：利用互补天线原理从理论上推导了真空、介质窄缝的共振频率公式，在理想窄缝长度小于5倍波长、辐射角度偏离垂直方向小于30°的情况下，孔缝的共振频率点仍然可以用半波振子的辐射情况来解释，共振点满足孔缝长度等于入射波的半个波长；介质窄缝等效为半个孔缝深度的微带贴片天线，不同介电常数介质填充时的共振频率理论公式推导值和数值模拟值基本一致，相对误差在5％以内。进一步分析了窄缝阵列的耦合性能，结果表明互补天线原理可以很好地应用于分析和求解孔缝的共振性能。

微波效应实验最小样本量估计分析541-544

摘要：为规范微波效应实验最小样本量，采用区间估计的统计推断方法，开展了样本作用概率与总体作用概率对应关系的分析和研究工作，对满足一定置信度和一定总体作用概率下所需要的最小样本量进行估计。研究结果表明，实验最小样本量确定为10是较为合理的。在80％的置信度下，当10支样本量样本作用概率达到70％时，总体作用概率置信下限约为51．6％。通过该方法能够将所获取的微波效应数据通过同一指标“总体作用概率置信下限”进行有效整理。

电子弛豫过程对重复频率高功率微波大气击穿的影响545-549

摘要：研究了重复频率高功率微波脉冲作用下的大气击穿。分析了重复频率脉冲作用下电子的弛豫过程，对脉冲间隔时间内电子温度和自由电子密度的变化规律进行了研究，得出了电子温度弛豫时间远小于电子密度弛豫时间的结论。分析了电子弛豫过程的附着效应和复合效应，给出了高功率微波重复频率脉冲作用下发生大气击穿的条件和重复频率高功率微波大气击穿的电子数密度方程。

三角形栅格矩形径向线螺旋阵列天线的设计与实验研究550-554

摘要：介绍了三角形栅格矩形径向线螺旋阵列天线的工作原理，设计并数值模拟了中心频率为4．0GHz的三角形栅格矩形径向线螺旋阵列天线，并对此阵列天线进行了实验研究。实验结果表明：阵列天线在中心频率4．0GHz下，增益为15．3dB，轴向轴比值1．58，驻波比为1．3，口径效率为86％；在3．8～4．2GHz的频率范围内可实现圆极化定向辐射，增益大于14．9dB，轴比值小于1.7，驻波比小于1．6。

共振增强的量子效应初步研究555-559

摘要：利用量子效应原理分析了波包在势阱中的传输，通过分类讨论得出了出现共振透射现象的条件。将其与已有高功率微波孔缝耦合的数值模拟和实验结果相比较发现：其共振条件和使用数值模拟和实验得到的共振条件基本一致，即垂直入射电场分量的缝（或边）为入射半波长的整数倍时会出现共振增强现象。不仅验证了已有的高功率微波孔缝耦合数值模拟和实验结果，而且有助于解释一些复杂电子系统高功率微波效应实验中出现的强耦合现象。

基于效应数据的微波器件HPM效应分析及建模方法560-564

摘要：HPM对微波器件的输出脉冲影响主要有幅度变化、脉宽变化、相位变化以及暂时性压制，以此为基础建立了4种效应参量的模型，分别是衰减因子、脉宽、相移和压制时间。在建立效应参量模型时，参照分离变量法，提出使用加权函数的方法把多维函数分解成多个1维函数相乘，基本解决了利用有限实验数据建立数学模型的问题。给出了利用效应数据建立数学模型所常用的几种数据处理方法，如曲线拟合、查表／插值和概率统计，并给出了该方法在TR放电管效应评估中的使用实例。