高传输效率的非规则形状、非均匀密度分布的带状电子束电子光学系统研究

本项目通过对非规则形状、非均匀密度的带状电子束的空间电荷力分布、包含有限发射度的相对论电子运动方程和新型周期聚焦磁体的分析，研究了困扰带状束器件发展的最重要的带状电子束聚焦和稳定传输的问题。通过对带状电子束在聚焦和传输过程中的Diocotron不稳定性、Beatron振荡、有限宽度聚焦磁场导致的电子束扭曲与波动和电子有限发射度导致的电子横向速度等各种不稳定性的形成原因等相关问题深入地理论研究，并结合前期的实验研究提出新型的周期聚焦磁体结构，解决带状束器件电子传输效率低的问题，设计高传输效率的电子光学系统，为小型化的高功率毫米波及太赫兹带状束器件提供前提和基础。

带状电子束器件是近年来新型小型化高功率毫米波器件的研究热点，在科研、医疗、雷达、电子对抗、卫星通讯等民用和军用领域都有极为重要的应用前景，在国际上受到广泛的关注。.带状电子束具有电子束宽度大、电流密度小、空间电荷效应低等特点。与线性电子注相比，高频慢波结构的加工难度低，需要的聚焦磁场低，与平面慢波结构结合更加紧密，并且可以极大的降低器件的几何尺寸，提高微波管的互作用效率和输出功率；与高功率回旋器件相比体积小、重量轻，在航空和航天方面的应用更具优势。.带状束器件在过去的几十年间发展并不是非常顺利。困扰带状束器件发展的最主要问题就是带状电子束在形成和传输过程中的各种不稳定性。本课题从简化模型出发，深入研究了更为接近实际参数的非规则形状和非均匀密度分布的带状电子束的稳定性问题，并且在带状束速调管和带状束行波管上进行实验验证。通过三年的理论和实验研究，不仅完成了本项目的预期目标，同时在本项目的研究基础上拓展了新的研究课题。.1，完成了对矩形和椭圆形横截面的带状电子束的空间电荷力理论分析.2，完成了对横截面为非规则形状的带状电子束和非均匀密度分布的理论研究.3，完成了一般情况下的由空间电荷力导致的带状电子束的散焦分析.4，设计了八极结构的新型周期聚焦磁体，并通过三维仿真与理论计算相结合的方法，研究了在这种新型周期磁场聚焦情况下的电子运动和电子束.在两个方向上的不稳定性和脉动.5，完成一种带状束速调管电子光学系统的实验研究.6，初步开展一种带状束行波管电子光学系统研究.7，发表SCI论文4篇，国际会议论文4篇，申请专利3个.8，基于对带状电子束的研究，申请新863项目1项