MW级回旋行波管曲面阴极结构磁控注入电子枪研究OA
Research on magnetron injection gun with curved cathode for megawatt-class gyrotron traveling wave tube
为了满足研制兆瓦级大功率回旋行波管对高压、大电流、低电子注速度零散磁控注入电子枪的迫切需求,针对性地给出了一支新型磁控注入单阳极电子枪的设计方案.该新型电子枪方案引入曲面阴极结构,以降低电子枪的速度零散,同时有效增大阴极发射带面积,降低阴极发射密度,从根本上提高电子枪的工作稳定性与寿命.PIC仿真的结果表明:在 115 kV、43 A的工作条件下,该电子枪的横纵速度比为 1.05,速度零散为 1.63%,引导中心半径为 3.41 mm,满足应用需求.
[Background]Gyrotron traveling wave tube(Gyro-TWT)is a vacuum electronic device with broad application prospects.Magnetron injection gun(MIG)is one of the core components of gyro-TWT,and its performance directly determines the success or failure of gyro-TWT.From the current domestic and international research results on MIGs it can be seen that the working voltage and current of existing MIGs are mostly low,and the velocity spread is generally high,which cannot meet the requirements of future megawatt-class gyro-TWT for MIG.[Purpose]In order to meet the requirement for MIG with high voltage,high current,and low electron beam velocity spread in the development of megawatt-class high-power gyro-TWT,this paper presents a novel design scheme for a single anode electron gun.[Methods]The novel electron gun scheme introduces a curved cathode structure to reduce the velocity spread of the electron beam,while effectively increasing the cathode emission area and reducing the cathode emission density.[Results]The results of PIC simulation show that under the working conditions of 115 kV and 43 A,the designed electron gun has a transverse to longitudinal velocity ratio of 1.05,a velocity spread of 1.63%,and a guiding center radius of 3.41 mm.The thermal analysis results indicate that the MIG can heat the cathode to 1 050℃at a power of 76 W.[Conclusions]The simulation and thermal analysis results indicate that the designed MIG meets the design expectations and satisfies the requirements of high voltage,high current,and low electron beam velocity spread for megawatt level gyro-TWT.
李金帅;林显彩;岳玲娜;殷海荣;牛新建;刘迎辉;魏彦玉;包明明;徐勇;蔡茂;刘鲁伟;陈静;尹鹏程;蔡金赤;徐进
电子科技大学 电子科学与工程学院 先进电真空辐射源及应用四川省工程研究中心,成都 611731电子科技大学 电子科学与工程学院 先进电真空辐射源及应用四川省工程研究中心,成都 611731电子科技大学 电子科学与工程学院 先进电真空辐射源及应用四川省工程研究中心,成都 611731电子科技大学 电子科学与工程学院 先进电真空辐射源及应用四川省工程研究中心,成都 611731电子科技大学 电子科学与工程学院 先进电真空辐射源及应用四川省工程研究中心,成都 611731电子科技大学 电子科学与工程学院 先进电真空辐射源及应用四川省工程研究中心,成都 611731电子科技大学 电子科学与工程学院 先进电真空辐射源及应用四川省工程研究中心,成都 611731空军装备部驻北京地区第七军事代表室,北京 100086电子科技大学 电子科学与工程学院 先进电真空辐射源及应用四川省工程研究中心,成都 611731电子科技大学 电子科学与工程学院 先进电真空辐射源及应用四川省工程研究中心,成都 611731电子科技大学 电子科学与工程学院 先进电真空辐射源及应用四川省工程研究中心,成都 611731电子科技大学 电子科学与工程学院 先进电真空辐射源及应用四川省工程研究中心,成都 611731电子科技大学 电子科学与工程学院 先进电真空辐射源及应用四川省工程研究中心,成都 611731电子科技大学 电子科学与工程学院 先进电真空辐射源及应用四川省工程研究中心,成都 611731电子科技大学 电子科学与工程学院 先进电真空辐射源及应用四川省工程研究中心,成都 611731
信息技术与安全科学
回旋行波管磁控注入电子枪高功率毫米波曲面阴极速度零散
Gyrotron traveling wave tubeMagnetron injection gunhigh power millimeter wavecurved cathodevelocity spread
《强激光与粒子束》 2026 (1)
50-57,8
国家自然科学基金项目(62171108)中国电子科技集团公司第十二研究所项目(K2301287)空间微波技术国家级重点实验室开放基金项目(HTKJ2023KL504007)
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