收集极释气对相对论返波管影响的粒子模拟

• 作者: 孙钧 张建威 曹亦兵 李永东 柳鹏飞 王洪广
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 相对论返波管 收集极 脉冲缩短 击穿
• 年，卷（期）: 2019,（18）
• 所属期刊栏目: 气体、等离子体和放电物理
• 页码范围: 166-172
• 页数: 7页
• 字数: 3896字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.68.20190554

摘要

相对论返波管被认为是最具有应用潜力的高功率微波器件之一.随着输出微波功率的进一步提高,相对论返波管内部包括收集极处的击穿现象越来越严重,最终导致脉冲缩短,成为器件向高功率、高能量方向发展中的最大障碍,也是目前制约其发展的重要问题之一.本文基于自主研发的2.5维粒子模拟软件UNIPIC-2D,采用动态释气模型研究了不同释气系数下相对论返波管收集极释气与电离过程及引导磁场的影响.粒子模拟结果表明,随着电子不断轰击收集极,收集极表面气压升高,并发生气体电离,产生的等离子体沿引导磁场进入慢波结构区域,影响束-波相互作用过程,使得输出功率下降;随着释气系数的增大,脉冲缩短现象越来越明显;在低引导磁场情况下,击穿以及脉冲缩短现象得到一定的缓解.