可調(diào)諧太赫茲回旋管粒子模擬研究.pdf

1、回旋管是重要的大功率太赫茲器件，其研究擁有十分重大的價值，在物理學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)、雷達(dá)和受控?zé)岷司圩兊阮I(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。目前的太赫茲回旋管振蕩器一般工作在點(diǎn)頻，其應(yīng)用受到限制，本文針對大功率可調(diào)諧太赫茲輻射源缺乏的現(xiàn)狀，結(jié)合目前正在進(jìn)行的科研項(xiàng)目，在電子科技大學(xué)開發(fā)的CHPIC粒子模擬軟件的基礎(chǔ)上，開展了可調(diào)諧太赫茲回旋管的PIC粒子模擬研究。
　　PIC粒子模擬主要處理大量帶電粒子與電磁場之間的相互作用，采用時域有限差分

2、法（FDTD）離散麥克斯韋方程組，采用有限大小粒子模型對進(jìn)行描述，在離散網(wǎng)格中推進(jìn)粒子運(yùn)動，PIC粒子模擬技術(shù)考慮了電磁場對粒子的作用、粒子運(yùn)動對電磁場的影響以及帶電粒子之間的空間電荷效應(yīng)，較為完善地描述了帶電粒子與電磁場之間的復(fù)雜的非線性相互作用，是目前真空電子學(xué)器件最重要的研究手段。
　　本文分析了PIC粒子模擬的原理和基本理論、電磁場算法和粒子與場互作用算法。為進(jìn)行可調(diào)諧太赫茲回旋管的PIC粒子模擬，研究并實(shí)現(xiàn)了回旋電子注發(fā)

3、射邊界條件和并行算法，利用CHPIC仿真軟件對300GHz大功率可調(diào)諧回旋管進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，并對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析和優(yōu)化，對注波互作用進(jìn)行系統(tǒng)的模擬研究，結(jié)果表明工作電壓為55kV、電流3A條件下，在12T～13T之間調(diào)節(jié)磁場，頻率從303.774GHz變化到316.677GHz，頻率可調(diào)諧范圍為12.903GHz;在外加磁場為12T、電流3A條件下，電子束電壓在50kV-59kV之間變化時，頻率從303.434GHz變化到304.8GHz