强激光与粒子束

作者：安晨翔, 周宁, 陈坤, 王登攀, 李冲, 桂猷猷, 杨以航, 崔新红, 史彦超,

关键词：相对论回旋管, 强流相对论电子束, 模式竞争, 三维粒子模拟,

在爆炸发射阴极驱动下，相对论回旋管常因超高束流电流（＞300A）易发生虚阴极现象，电子束也极易轰击导体内表面，并伴随回旋共振（Cyclotron Resonance）和回旋返波振荡（Gyro-Backward-Wave Oscillation, BWO）模式的非预期激励。采用通过理论分析与三维粒子模拟相结合的方法，系统探究了X波段同轴回旋管腔体在强流相对论电子束（Intense Relativistic Electron Beam, IREB）驱动下的电磁特性。结果表明，通过腔体几何优化与电子束参数匹配可实现强流相对论电子束的稳定传输与TE01单模工作。腔体品质因数(Qcav)的合理取值对于抑制寄生模式竞争至关重要。当Qcav＜65时，会激励TE21-BWO模式；当Qcav＞90时，会激励TE31回旋共振模式；而Qcav=65～90区间内可稳定维持TE01单模振荡，输出功率达35 MW（电压300 kV、电流500 A、横纵速度比1.2），对应效率34.4%。进一步研究表明，该腔体对电子束速度零散（Δβ＜25%）具备显著鲁棒性，为高功率微波源设计提供了重要参考。

来源：2025年第7期

《强激光与粒子束》期刊编辑部

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