缓变截面开放腔中的电子回旋脉塞相互作用

本文在文献的基础上,针对缓变截面开放式谐振腔中高频电磁场的特点,研究回旋电子与此高频场的回旋作用。文中,首先给出开放腔中高频场的一般形式的表达式,并考虑了场沿腔轴的纵向波数是变量;从等离子体动力学中相对论性符拉索夫方程出发,导出了单能回旋电子束与上述高频场之间相互作用功率的解析表达式。这结果可用来确定任意开放腔几何结构下电子回旋脉塞作用,给出起振条件、互作用功率等参量,对于特殊的腔场纵向分布,例如正弦型场分布,与前人的结果一致。     

回旋单腔管中互作用区高频场分布的最优控制

本文研究回旋单腔管效率优化中对高频场纵向分布的要求。从相对论粒子动力学方程出发,利用现代最优控制理论,详细导出了回旋管中互作用过程最优化所需要的状态方程、目标函数、共轭方程及目标函数的梯度,编制了计算程序,对回旋单腔管中的高频场纵向分布进行了优化。     

微波等离子体电子回旋共振放电粒子模拟分析

电子回旋共振放电产生的等离子体在微电子工业中材料加工、空间电推进方面有着广泛的应用。为了研究微波等离子体电子回旋共振的放电特性,使电子回旋共振放电产生的等离子体密度和能量转换效率更高,建立了微波等离子体电子回旋共振放电的1D3V模型,描述了带电粒子在外加静磁场、微波场共同作用下的微观运动。结果表明:微波频率为2.45 GHz时,随着静磁场磁感应强度的增加,平均电子能量先持续增大达到峰值,随后又不断地减小,且在0.087 5 T时电子加速效果最明显,结果符合电子的回旋频率公式,验证了该模型的正确性;共振区域内,发现在0.087 5 T磁感应强度下,微波频率为2.45 GHz下拟合的电子速度分布才与微波电场分布趋势相似,说明微波电场推动了电子运动。这为进一步研究微波等离子体放电的粒子模拟-蒙特卡罗碰撞模拟奠定了基础,也为进一步研究微波等离子体源中粒子产生效率及微波等离子体源的物理性质提供了重要参考。     

HL-2A装置中的电子回旋波电流驱动

 通过将相对论Fokker Planck方程与波迹方程联合求解,对HL-2A装置中的电子回旋波电流驱动进行了数值模拟,研究了在HL-2A单零偏滤器条件下,中平面弱场侧发射的电子回旋波寻常波电流驱动。结果表明,HL-2A中的电子回旋波电流驱动效率较低并且受温度影响较为明显。     

太赫兹回旋管的计算机模拟

通过对缓变圆柱型腔体回旋管中电子与电磁波互作用分析,设计出频率达到1太赫兹的回旋振荡管,该管采用大回旋半径电子注,波导模式为TE32,18。并结合自身编写的粒子模拟程序,模拟出电子的群聚轨迹图,速度分布图,以及场分布等。并且通过一系列的计算机模拟数值计算,使得各项参数都得到了一定的优化,进一步加强了计算机模拟计算在实际工作中的作用。     

太赫兹回旋管的计算机模拟

通过对缓变圆柱型腔体回旋管中电子与电磁波互作用分析,设计出频率达到1太赫兹的回旋振荡管,该管采用大回旋半径电子注,波导模式为TE32,18.并结合自身编写的粒子模拟程序,模拟出电子的群聚轨迹图,速度分布图,以及场分布等.并且通过一系列的计算机模拟数值计算,使得各项参数都得到了一定的优化,进一步加强了计算机模拟计算在实际工作中的作用.     

电子回旋脉塞的试验研究

本文介绍了电子回旋脉塞的研究结果,并详细地讨论了试验模型的设计考虑。利用计算机对单腔回旋管中电子注与场波的非线性互作用进行了数值计算,并根据计算结果对原型设计进行了修正。最后对试验结果进行了分析。     

电子回旋波控制托卡马克中电流分布的研究

利用电子回旋波电流驱动定域性好的特点,在数值上研究了电子回旋波对托卡马克中电流分布的控制.结果表明:电子回旋波频率、功率和波发射角度对电流分布起重要作用,优化计算得到了一组波参数.在此波参数下可以有效地驱动等离子体中心电流,并使之满足等离子体平衡电流的分布形式.     

电子回旋脉塞中相位俘获的数值分析

通过对柱型腔回旋管中电子与电磁波互作用自洽非线性方程组的数值计算,模拟出电子的相轨迹图,分析了与相位俘获有关的饱和现象,指出这种现象主要与波场幅值和互作用长度有关,可通过调整这些参数提高互作用效率。     

两级回旋行波放大管非线性分析

对两级开槽回旋行波放大管注波互作用进行了自洽非线性数值计算,详细分析了分隔段的长度、位置以及第一级、第二级高频波导的长度对注波互作用的影响规律,同时还模拟了直流磁场、电子注速度离散对注波互作用的影响情况。电子注的运动为绕轴大回旋运动。     

前极靴长度对电子回旋共振离子推进器影响的数值仿真

数值仿真研究电子回旋共振离子推力器放电室的放电过程可以为推力器的优化设计提供指导和帮助。基于COMSOL多物理场仿真软件建立了5 cm口径电子回旋共振(ECR)推力器放电室的二维轴对称模型。通过磁场实际测量值和仿真结果的对比分析,验证了模型的可靠性;并计算发现前极靴长度在7 mm和9 mm之间存在一个最佳特征值。当小于特征值时电子密度最大值、平均电子密度值和等离子体吸收功率均随极靴长度的增大而增大;而当大于特征值时电子密度最大值、平均电子密度值和等离子体吸收功率则随极靴长度的增大而减小。     

一种新型的短波长毫米波器件——准光学腔高次谐波回旋潘尼管的理论分析

基于准光学腔回旋管(Gyrotron)的电子注结构及微波电路和潘尼管(Peniotron)的工作机理,本文提出一种新型的短波长毫米波器件——准光学腔回旋潘尼管。文中从电子相对论运动方程出发,导出了计算公式,采用计算机模拟,计算了注波相互作用效率,在80KV,100GHz,三次回旋谐波下工作,得到了效率为43％,而外加磁场仅为13.3KG的结果,显示了这种器件作为在短毫米波长下能以常规磁场工作的高效率、高功率源的实际可能性。     

非局域磁捕获共振现象对回旋激射的影响

讨论磁镜场中弱相对论捕获电子的非局域磁捕获共振现象对回旋激射的影响。在高能电子分量与冷背景等离子体分量相比为一小量的近似下，用解析方法研究了回旋捕获共振所导致的沿磁力线传播的回旋激射，其结果与局域理论比较，发现非局域效应有很强的抑制作用。     

极向磁场对电子回旋频段的O-SX模式转换过程的影响

采用全波法和冷等离子体模型,探讨了极向磁场对电子回旋频段的寻常模到非寻常模转换过程的影响,研究结果表明,在Ny=0的情况下,天线发射的电子回旋波在等离子体中传播时,极向磁场的存在会导致消逝区一直存在,因此无法达到100%的模式转换。并且,随着等离子体中极向磁场强度的增大,转换效率将会迅速下降,最佳环向折射系数也将随之增大。     

磁镜场中单电子与其回旋波的捕获共振相互作用

本文分析了单个电子在磁镜场中与电子回旋波之间的回旋捕获共振相互作用现象，并建立了这种共振作用的物理图象；进而分析这种相互作用所导致的等离子体加热现象和反常输运现象，最后对相对论效应的修正也进行了一些探讨．     

高炉回旋区燃烧火焰三维温度场重构

建立了煤粉及焦炭燃烧火焰光束在回旋区内部的传输过程模型,提出了基于直吹管窥视孔方向CCD靶面热流分布的辐射传热方程(RTE)的蒙特卡洛(Monte Carlo)求解方法,分析影响回旋区三维温度场重建的辐射传递因子的影响因素.以及回旋区不同焦炭粒子浓度下回旋区的三维温度场重构问题,为实现回旋区工况的在线监测诊断提供了有效手段.     

270GHz光子晶体回旋管的注-波互作用

研究了高阶光子带隙的TE模式分布,计算结果显示虽然本征频率在200~300GHz的光子晶体谐振腔具有模式选择性,但仍存在少数竞争模式.将光子带隙结构与回旋管注-波互作用非线性理论相结合,研究了270GHz 3次谐波类TE15模的光子晶体回旋管,通过调整电子注参数,使工作模式达到单模运行,并得到了43kW的输出功率和14.3%的注-波互作用效率.     

任意倾角斜旋转准光腔中的场分布

本文引入欧勒角表示从简单F－P消振腔到任意倾角斜旋转准光腔的坐标变换,用对旋转角的积分替代矢量代数的办法得到场分布,所得场分布仍是高斯分布,但是场强峰值可调节至腔口附近,这种分布增加了电子与场相互作用区的可调自由度,本文得到的场表示更加简洁,可更有利于这种类型回旋管的线性和非线性分析。     

回旋管的效率计算及参量优化

本文从相对论粒子动力学方程出发,推导了回旋管圆柱形互作用空间中的非线性轨道方程,介绍了能量转换效率的计算方法,编制了通用计算机程序。对K_(24)波段、基波工作的回旋单腔管进行了数值计算,并对工作参量进行了优化。     

CARM放大器回旋动力学理论及其与实验的比较

对圆柱腔回旋自动谐振脉塞(CARM)回旋动力学理论与美国麻省理工学院的实验进行了比较研究,理论结果与实验符合。研究了磁场及电子横向速度与纵向速度比对输出功率和增益的影响,发现通过优化参数,原实验的输出功率有可能从10MW提高到14MW。