强流相对论电子束空间电荷波理论在长脉冲RKA中的应用研究

本文主要探讨了在长脉冲强流相对论速调管（RKA）的研究背景下，强流相对论空心电子束（IREBs）的空间电荷波理论。作者们针对IREBs在漂移管中的传输特性，首先建立了色散方程，这个方程考虑了电子束在磁场引导下的动态行为，包括电子的z向运动和群聚效应。他们假设电子束是定型的，速度均匀且高频分量较小，同时忽略了漂移管内的短波传播，电子束的厚度被假设为极薄。 色散方程的建立是理论分析的核心部分，它反映了电子在磁场和电场交互作用下的波动特性，这些波动被称为空间电荷波。空间电荷效应对于强流电子束的稳定性及其与外部电场的耦合至关重要。在IREB的传输过程中，群聚效应是由电子间的相互作用引起的，这种相互作用可能导致电子束的形状变化和能量分布不均。 接着，作者构建了一个传输线模型，模拟了IREBs在漂移管中的群聚传输过程。通过这个模型，他们得以推导出电子束经过输入腔间隙后的调制电流表达式，这在实际应用中可以用来评估RKA的性能，如微波调制的效率。 实验部分，作者使用了500 kV、3 kA的空心电子束，并注入70 kW的微波调制，结果显示电子束经过输入腔后，基波电流调制深度约为9.8%，这与理论分析的结果基本吻合，验证了理论模型的准确性。 本文的关键点在于将空间电荷波理论扩展到了强流相对论速调管领域，揭示了与经典速调管中电子群聚不同的特性。研究结果对于理解高功率微波器件，特别是RKA的工作原理和技术优化具有重要意义，特别是在定向能武器和粒子加速器等应用中。此外，它也为未来设计和优化这类高性能电子设备提供了理论基础。