低磁场过模慢波结构型高功率毫米波发生器的改进

• 作者: 周生岳 张军 张泽海 朱俊 李国林 樊玉伟 舒挺 许流荣 高景明
• 来源期刊: 强激光与粒子束
• 学科: 工学
• 关键词: 高功率微波 毫米波发生器 过模慢波结构 击穿
• 年，卷（期）: 2011,（11）
• 所属期刊栏目: 高功率微波器件
• 页码范围: 3051-3054
• 分类号: TN125
• 字数: 1614字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/HPLPB20112311.3051

摘要

利用粒子模拟的方法设计了一个高功率毫米波发生器,并对其进行了实验研究及改进.采用过模慢波结构以增大束波作用空间,从而提高功率容量；为实现过模慢波器件的单模、单频工作,选择TM01模的π模作为工作模式.采用过模慢波结构,结合合理的器件结构设计,可降低器件工作所需的导引磁场.实验在TORCH-01加速器平台进行,产生的微波频率由色散线法测量,其功率由远场积分法得到.最初的器件采用矩形波纹慢波结构,得到频率为33.56 GHz、功率约110 MW的微波输出,但功率难以进一步提高,脉宽仅为7～8 ns,且在慢波结构边沿发现击穿痕迹.对矩形慢波结构进行倒圆角处理后,借助数值模拟,发现其TM01模的π模频率变化不大.改进后的器件在0.8T导引磁场下,当电压和电流分别为590 kV与5.2kA时,实验得到频率33.56 GHz、功率320 MW的毫米波输出,微波模式为准TM01模,效率约10％,脉宽延长至约13 ns,器件内表面无明显击穿痕迹.