电子回旋脈塞不稳定性的自洽非綫性理論

本文对电子回旋脉塞不稳定性的自洽非线性理论进行了研究。所用模型是在圆柱波导内沿轴向均匀磁場旋转并漂移的相对论电子注。由于相对论效应在波导中激起横电模式,我们在轴向波数和轴向电子速度为零的坐标系中导出了非线性耦合方程。从理论上描述了单一受激波的場幅值和频率偏移的非线性变化。联立求解考虑相对论效应的运动方程和非齐次波动方程,从而描述了电子与波的自洽特性。波的饱和有两种饱和机理,即自由能耗尽和相位捕获。两种饱和机理的逐漸过渡导致能量转換效率与电子注能量的关系曲线有一个峰值。数值计算结果表明,电子到波的能量转换效率在电子注坐标系中可以超过60%。     

填充等离子体介质切伦可夫脉塞的线性理论

在无引导磁场的作用下，利用自洽线性场理论，分析了电子的三维扰动速度和三维扰动电流密度对填充等离子体的介质切伦可夫脉塞注波互作用的影响，导出了注波互作用的色散关系和同步条件，所得关系清楚地表明，其工作用不稳定性是由填充等离子体的介质筒慢波波导中的ＴＭ模与电子注模通过电子注耦合所致，并求得了电子注引起的频偏和波的增长率。     

薄环形相对论电子注介质切伦可夫脉塞

轴向电子注通过介质慢波系统，当波的相速略低于电子注的速度时就可产生相干的切伦可夫辐射，这一现象是一切行波管的基础。本文利用线性理论，通过自洽求解粒子连续性方程和相对论运动方程与麦克斯韦方程组，分析了薄环形相对论电子注介质切伦可夫脉塞的注波互作用，得到了完全描述其薄环形电子注作用的跳变条件，导出了描述其不稳定性的色散方程和注波互作用的同步条件，并求得了波增长率。     

多螺旋线静电聚焦系统

本文分析了多螺旋线静电聚集系统。用特殊的螺旋座标求出了该系统的静电场分布。在此基础上,分析了电子运动的轨跡方程,得出了电子注波动最小的条件,以及相应的聚焦电压 V_f 与中心导体电压 V_1 的公式。分析了注入条件对电子轨跡的影响,得出有中心导体的系统比无中心导体的系统对注入条件要求低。作为特例分析了双螺旋线及四螺旋线静电焦系统,并给出了相应的普适计算曲线。     

同轴Vircator的理论与数值模拟

用格林函数法导出同轴Vircator漂移区间的空间电荷限制流。由相对论流体理论分析同轴Vircator的二维特性,导出阳极附近径向电流的表达式和电子注等离子体振荡频率,理论计算与粒子模拟结果吻合很好。用MAGIC程序计算新型同轴Vircator,得到输出功率、功率的频谱以及阳极区电流等,在0．6MVT,得到GW级的输出,微波产生效率为14．30%。     

行波管的动力学理论

本文利用“线性Vlasov动力论方程”研究行波管,配合线路方程求得自洽解的普遍形式,讨论了对于平衡态分布为单能态的电子注动力论方法与等效线路法的一致性,以平衡态分布函数为阶跃函数的电子注为代表,分析了速度零散对不稳定性性质的影响,并结合数值计算结果就速度零散量、非同步参量及行波场增长率之间的关系进行了探讨,借助于动力论的“准线性分析法”研究了行波场的空间演化。     

两互穿电子注-等离子体互作用的相对性理论

由两个等密度、反向电子注与重背景离子互作用所产生的电子注-等离子体互作用已经在理论上和实验上进行了研究。与文献[1]和[2]不同,本文提出一个较少限制的模型来讨论此种互作用机理的特性.该模型简略地示于图1。应用扰动理论,将已有的非相对论性模型推广应用于相对论性电子注和相对论效应对电子注-等离子体互作用的影响。此外已有的模型是被限制于等速、反向电子注在重背景离子等离子体中的互作用。本文根据相对论效应把该模型推广应用于非等速、平行或不平行的两个电子注。这个广义的理论不仅明显地显示了相对论效应.而且便于与熟悉的器件和过程,诸如行波管、邦内曼(Buncman)不稳定性以及皮尔斯(Picrcc}不稳定性相比较。导出了相对论性色散方程,并从这一相对论性互作用出发提出了一种新型自由电子激光。     

介质切伦可夫脉塞的线性理论

利用自洽线性场理论，在有无纵向引导磁场的情况下，分别分析了电子的三维扰动速度和三维扰动电流密度对介质切伦可夫脉塞注波互作用的影响，导出了其色散方程和注波工作用的同步条件，所得方程清楚地表明，其互作用不稳定性是由介质简慢波波导中的ＴＭ模与电子注模通过电子注耦合所致，并求得了电子注引起的频偏和波的增长率。     

低磁场回旋速调管的空间电荷效应

本文建立了考虑直流空间电荷效应和交流空间电荷效应的低磁场(大回旋半经)回旋速调管扰动理论。在漂移区中考虑直流空间电荷场的影响。我们发现电子运动在该区服从一振荡方程;进一步在输出腔中计及了交流空间电荷场对注一波换能的影响。文中求得了相应的电子群聚、注一波互作用功率及增益的表达式,并进行了讨论。     

8mm三次谐波复合腔回旋管研究

对８ｍｍ波段三次谐波复合腔回旋管进行了系统研究。对具有模式转换段的复合腔的特性进行了数值优化计算，在三次回旋谐波下，对电子注与复合腔中的场的互作用进行了非线性自洽数值模拟。设计并研制了三次谐波复合腔回旋管，在注电压Ｖｂ＝４３ｋＶ与磁场４．５ｋＧ下，得到脉冲输出动率大于５０ｋｗ，互作用电子效率为１２％的结果。     

回旋管复合腔的綫性理諭

本文利用线性动力学理论和扰动方法,详细研究了回旋管复合腔的注波互作用和电子注的预群聚作用。推出了电子注与波的互作用功率、频偏和起振电流等公式,并进行了详细的讨论和分析。     

微空心阴极放电的计算机模拟

给出了圆筒形微空心阴极氦气放电的三维、时域、自恰流体方程组(粒子连续性方程、电子能量平衡方程和泊松方程)及其稳态的差分方程组和合理的边界条件,并利用计算机模拟计算,得出了放电稳态时形成的粒子密度、电子平均能量、电位等值线和电场分布图。结果表明在放电过程中存在明显的阴极位降区和负辉区,空心阴极效应明显,存在高能电子以及放电空间中以径向电场为主。并对计算结果进行讨论,为微空心阴极放电器件提供了理论依据。     

电子平行金属表面运动激励表面等离子体波研究

从麦克斯韦方程组出发,结合边界条件,理论分析了电子平行金属表面运动所激励的表面等离子体波的色散关系等特性,分别讨论了匀速电子在金属块和金属薄膜上方运动激励表面等离子体波的两种情况。并结合粒子模拟仿真,对理论分析进行了验证。     

三次谐波回旋管电子枪的设计

根据三次谐波回旋管对电子枪的要求，设计计算了两种电子枪。后一种更能适应大电流工作的情况。给出了电极形状，电子轨迹与电子注参量。经制管实验对比，整管效率达１２％，达到世界领先水平。     

毫米波回旋管绝热磁控注入枪的計算机輔助設计

本文简述了回旋管电子枪的特点并在此基础上提出了工程设计方法。在程序设计中本文引入了合理的归一化方法,提出了“拉氏外推”和“泊松外推”以提高阴极区場的计算精度,并对阴极区电流密度的计算进行了讨论。编制了数值计算程序,给出了可用于制管的电极形状、电子軌跡和电子注参量。     

考虑能量守恒的回旋管自洽场理论

本文研究了一种回旋单腔管的自洽非线性理论。高频场是由腔体几何尺寸和交变电子注电流确定的。它不仅满足腔体两端的边界条件而且也遵守稳态下电子注与场互作用的能量守恒关系。应用这个理论数值计算了一种特定的回旋管的参量。讨论了一些因素对回旋管性能的影响。对考虑和不考虑能量守恒的结果作了比较。     

带扰动项的Hasegawa—Mima方程的H^m（m≥3）解的存在性及解的正则性

Hasegawa-Mima方程是研究漂移波和湍流漂移波的模型。给出带扰动项的Hasegawa-Mima方程的解的存在性及解的正则性，主要利用了带扰动项的Hasegawa-Mima方程的H^2解的存在性和高阶导数的先验估计来得到高阶解的存在性，并给出了解的正则性。     

多电子注Millitron行波管大信号理论与计算

对于一种“捆扎式多通道”新型Ｍｉｌｌｉｔｒｏｎ型耦合腔多电子注行波管，建立了大信号理论，数值计算得到了输出功率、增益、效率等主要参数，结果表明在对称激励条件下Ｎ注管的输出功率可以达到单注管的Ｎ倍。     

回旋管单阳极磁控注入电子枪的数值计算

研究了回旋管单阳极磁控注入环形电子注电子枪的设计计算原理。并以8 mm三次谐波永磁包装回旋振荡管电子枪为例,利用自编的程序进行数值计算和优化。讨论了空间电荷的影响和速度零散的改善,得到最佳的电极和电子注参数。电子枪已经应用于8 mm三次谐波永磁包装回旋振荡管研制中。得到了良好的效果。     

电子在电环轴上的非线性振动

研究电子在电环轴上的非线性振动，在建立电子的运动方程后利用椭圆积分求得自由振动的准确解及周期，讨论和图示其非线性振动特征。截断级数展式导致杜芬方程，解和周期近似表达式由杜芬振动和简谐振动给出，且与准确表达式比较。指出了非线性振动解在工程上的实用意义