迟波电子回旋加速微波激射器和零磁场后进波振荡器实验优化

对于迟波微波源，为了将速度降低到微波的相位速度与电子束的相互作用的速度必须使用迟波结构。这种结构具有电感结构和3种周期结构，考虑到流过大电流电子束，使用没有带电问题且具有正弦波周期状的导波管。周期迟波导波管的结构由3种参数决定，即平均半径R₀、波纹周期Z₀和波的振幅h。在大功率化实验中将该管口径增大，实验中用于高重复频率的短周期小振幅的大口径迟波导波管（R₀＝30mm，Z₀＝3.41mm，h＝1.7mm）已经有了相关报告。对于基本模式的TM₀₁，这些参数可以得到20GHz的共振频率。另外，迟波导波管的长度是70Z₀。向这个大口径管中注入脉冲放电得到电子束来进行微波产生实验。该电子束源使用的是贴着绒毛的冷阴极。

在迟波电子回旋加速微波激射器实验中，为了引导电子束在轴方向上而附加了磁场。磁场强度是从阴极到延波导管的5％以内且分布均一。阴极施加的电压为30kV，电子束电流约为150A，脉宽约为100ns。从阳极接收的电子束环半径为26mm，厚度为1mm。图5-77所示的是检测到的微波输出的共振增量相对于磁场强度的关系。共振频率是20GHz，模式为TM₀₁。只存在切伦科夫共振情况下的微波输出功率是0.1W，非常小。同时使用切伦科夫共振和迟波回旋共振，磁场为0.75～1T的情况下，通过迟波电子回旋加速微波激射器可以得到大功率微波。

图5-77 迟波实验

对于磁场为零的后进波共振器实验，由于是将大电流电子束射入到中性气体中，可以产生移动电子束所必需的等离子体。另外，在阳极使用的是铜栅极。磁场为零的后进波共振器具有在实用中无需磁场环的优点，为了整合切伦科夫共振和迟波速波回旋共振所进行的物理研究也是很有意义的。图5-78所示的是微波输出与中性气体的气压关系。施加的电压约为50kV，电子束电流约为150A。在气压为0.12～0.13Torr时，微波输出功率达到最大，约为1kW。共振频率为20GHz时，有两种模式，即轴对称的TM模式和非轴对称的TE模式。(www.xing528.com)

图5-78 磁场为零时后进波发生器实验

同样的振动模式也得到了在X射线以下频率的报告。轴向射入电子束的TM模式的共振可以认为是切伦科夫共振和迟波速波回旋电子加速共振的整合的结果。TE模式的振动机制还不明朗。