基于等离子体的多级虚阴极辐射

【作者】 苏东； 唐昌建；

【机构】 四川大学高能量密度物理与技术教育部重点实验室；

【摘要】 提出了一种新型的基于等离子体的多级虚阴极振荡器物理模型并展开了研究。文中在静电模型的基础之上,给出了离子背景中电子束形成虚阴极的条件。该条件表明,由于离子背景的存在,电子束会被聚焦到较小的半径从而形成虚阴极。虚阴极会反射电子,使得继续传输的电子束密度降低,束流会进一步被聚焦,使得多级虚阴极得以形成并且反射电子在不同的虚阴极之间振荡而产生辐射。根据上述理论,利用PIC模拟研究了多级虚阴极的形成过程,发现,在多级虚阴极的形成过程中TM_o24模被激发。此外,研究还发现,辐射频率依赖于电子束密度,这与[DSu,C J Tang,2011)的理论一致。最后,对所选的模型参数,通过调整背景离子密度或电流大小,能够在几十GHz到上百GHz频率范围(对本文参数工作频率在24～120GHz)产生辐射。研究结果对于开发新型高功率微波以及太赫兹源提供了一条新的途径。更多还原