低磁场过模慢波结构型高功率毫米波发生器的改进

？利用粒子模拟的方法设计了一个高功率毫米波发生器，并对其进行了实验研究及改进。采用过模慢波结构以增大束波作用空间，从而提高功率容量；为实现过模慢波器件的单模、单频工作，选择tm01模的π模作为工作模式。采用过模慢波结构，结合合理的器件结构设计，可降低器件工作所需的导引磁场。实验在torch-01加速器平台进行，产生的微波频率由色散线法测量，其功率由远场积分法得到。最初的器件采用矩形波纹慢波结构，得到频率为33.56ghz、功率约110mw的微波输出，但功率难以进一步提高，脉宽仅为7~8ns，且在慢波结构边沿发现击穿痕迹。对矩形慢波结构进行倒圆角处理后，借助数值模拟，发现其tm01模的π模频率变化不大。改进后的器件在0.8t导引磁场下，当电压和电流分别为590kv与5.2ka时，实验得到频率33.56ghz、功率320mw的毫米波输出，微波模式为准tm01模，效率约10%，脉宽延长至约13ns，器件内表面无明显击穿痕迹。