發(fā)布時(shí)間：2021-08-31 14:53

　　在受控核聚變能源方面,為實(shí)現(xiàn)聚變的點(diǎn)火,就需要使等離子體溫度提高到10千電子伏以上,而波加熱是等離子體加熱（plasma heating）的一種很重要的方法,其中回旋管便可以提供高頻率和高功率的電磁波,因此在國(guó)際核聚變反應(yīng)堆（ITER）的推動(dòng)之下,相關(guān)頻率如110GHz,140GHz,170GHz的得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。而本文也主要以初步模擬設(shè)計(jì)170GHz的高功率漸變復(fù)合腔回旋振蕩管做如下安排:（1）介紹回旋管的基本原理,針對(duì)170ghz的回旋管介紹其發(fā)展情況,并描述其主要技術(shù)問(wèn)題。（2）針對(duì)漸變復(fù)合腔中的場(chǎng)分布求解及模擬,結(jié)合模式耦合理論通過(guò)傳輸線方程對(duì)170GHz漸變復(fù)合腔回旋管的高頻特性進(jìn)行模擬研究并分析設(shè)計(jì)回旋管初步冷腔尺寸。（3）為分析其注波互作用,首先通過(guò)線性（小信號(hào)）理論對(duì)回旋管的工作參數(shù)進(jìn)行初步分析,再聯(lián)立求解相對(duì)論電子運(yùn)動(dòng)方程和有源麥克斯韋方程組建立注波互作用的自洽非線性理論的數(shù)學(xué)描述,再結(jié)合此通過(guò)數(shù)值模擬仿真對(duì)電子電壓,電流,磁場(chǎng)和主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)注波互作用的效率及場(chǎng)分布進(jìn)行了分析;最后確定了腔體各項(xiàng)參數(shù)。 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

回旋管用于ECRH示意圖

第一章緒論3場(chǎng)在變化處會(huì)發(fā)生反射從而產(chǎn)生振蕩，并且在互作用腔的電子入射端一般設(shè)計(jì)要對(duì)產(chǎn)生的特定模式的諧振電磁波截止而在電子輸出端以行波輸出，因此互作用腔是駐波與行波共同存在的一種開(kāi)放式諧振腔；在互作用腔區(qū)有恒定的磁場(chǎng)B，這里的恒定是指時(shí)間恒定而非空間，但在互作用腔的均勻段一般也是空間恒定的磁場(chǎng)，這磁場(chǎng)可由永磁體或超導(dǎo)磁體提供，其作用是維持電子在一定頻率的回旋運(yùn)動(dòng)，并在互作用腔的行波輸出端使電子回旋與互作用場(chǎng)失諧。在考慮了相對(duì)論因子后我們可以給出電子在磁場(chǎng)中的回旋頻率c和回旋半徑cr：00c1cBmeBme（1-1）00crcccrvv（1-2）其中2-11/是相對(duì)論因子，cv/，v是電子的和速度即橫向與縱向速度的矢量和，c為真空光速�？梢钥吹疆�(dāng)電子速度v越大，相對(duì)論因子越大，電子回旋頻率越小，其回旋半徑cr越大，反之電子速度v越小，相對(duì)論因子越小，電子回旋頻率越大，其回旋半徑cr越小，這是不同于牛頓經(jīng)典力學(xué)的地方，也是電子能產(chǎn)生群聚的關(guān)鍵之處；為更簡(jiǎn)單形象的描述電子如何在場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的，如圖1-2以互作用腔中已經(jīng)穩(wěn)定存在TE0N模式的電磁波來(lái)討論，其中最小圓為從橫向看電子的回旋運(yùn)動(dòng)軌跡，我們放大其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1-3，圖1-2回旋電子與場(chǎng)的橫向示意圖

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4我們以時(shí)鐘順序1—8標(biāo)號(hào)電子并且電子旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針，而電場(chǎng)方向此時(shí)也為順時(shí)針，此時(shí)電子1，2，8處于減速區(qū)，4，5，6處于加速區(qū)，由前面對(duì)單個(gè)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析可以知道，處于減速區(qū)的電子回旋半徑將減小而回旋頻率將增加，同理加速區(qū)的電子回旋半徑增大的同時(shí)回旋頻率減小，即從角向來(lái)看減速區(qū)與加速區(qū)的電子都將向3號(hào)電子靠近，如果電子的回旋頻率與電場(chǎng)的頻率想接近，減速區(qū)的電子將一直處于減速區(qū)，加速區(qū)的電子也將一直處于加速區(qū)，則電子將持續(xù)以3號(hào)電子為中心靠近，這就是回旋電子在考慮相對(duì)論效應(yīng)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生的角向群聚。圖1-3電子角向群聚示意圖但值得注意的是如果電子回旋頻率c與場(chǎng)的頻率相等，則電子的群聚中心將在減速區(qū)進(jìn)入加速區(qū)的小范圍內(nèi)振蕩，從平均來(lái)看則一直處于3號(hào)電子處，即電子雖然群聚但卻不存在與場(chǎng)的凈能量的交換，所以一般要求場(chǎng)的頻率略大于電子回旋頻率，這樣在每一個(gè)電子周期內(nèi)，場(chǎng)的相位都將超前一點(diǎn)，電子群聚中心就落在了減速區(qū)內(nèi)從而實(shí)現(xiàn)了凈能量交換。下圖便是電子整個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的示意。圖1-4電子運(yùn)動(dòng)示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]太赫茲科學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用的新發(fā)展[J]. 劉盛綱,鐘任斌.  電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(05)
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博士論文
[1]高階模THz電子回旋脈塞注波互作用研究[D]. 趙其祥.電子科技大學(xué) 2018
[2]腔體回旋脈塞器件的研究[D]. 喻勝.電子科技大學(xué) 2002

碩士論文
[1]0.42THz大功率回旋管的模擬分析與設(shè)計(jì)[D]. 李凱.電子科技大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3375088