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研究生： 林柏年
Lin, Po Nien
論文名稱： 磁旋返波振盪器於非線性結構下效率研究
Study of Efficiency Enhancement of the Gyrotron Backward-wave Oscillator with Nonlinear Tapered Waveguide
指導教授： 朱國瑞
Chu, Kwo Ray
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 物理學系
Department of Physics
論文出版年： 2010
畢業學年度： 98
語文別： 中文
論文頁數： 52
中文關鍵詞： 磁旋返波振盪器
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    • 磁旋返波振盪器是利用電子迴轉脈射機制(electron cyclotron maser)產生高功率同調電磁波，並具有可連續調變頻率的特徵。相較於其它磁旋裝置，磁旋返波振盪器因具有場形向電子束入口端集中而不利於電子與返波作用的特性，使其效率往往相對較低。本文先對磁旋返波振盪器在線性及非線性區間操作下做分析，了解基本物理特性。最後以提升效率為目標，探討在非線性調變結構半徑下對效率的影響，及調變結構下產生最佳效率後調變磁場對提升效率的影響。

    本文是對操作於ka頻段下 模式的磁旋返波振盪器做理論上探究。並由於電子與波的交互作用，使其在線性操作下有不同的軸向振盪模式，且各自都具有固定的電子傳輸角(transit angle)；然而在非線性操作下，由於內部回饋線路的收縮，使得場形向電子入口處集中，造成效率對電流及長度產生飽和現象。最後，對作用結構半徑進行非線性的調變，以提升磁旋返波振盪器的效率為目標。

    摘要 i 致謝 ii 第一章 序 論 1 1.1 磁旋管簡介 1 1.2 電子迴旋脈射的原理 2 1.3 論文概述 4 第二章 非線性理論計算式 6 2.1 電磁波的場方程式 6 2.2 電子動力學 10 2.3 初始電子分佈 13 2.4 邊界條件 15 2.5 轉換至慢速座標 16 第三章 磁旋返波振盪器特性分析 21 3.1 磁旋返波振盪器的基本原理與相關發展 21 3.2 磁旋返波振盪器線性行為分析 23 3.3 磁旋返波振盪器飽和行為分析 29 第四章 磁旋返波振盪器的效率分析 39 4.1 非線性波導管結構對效率影響 40 4.2 非線性調變結構底下磁場梯度對效率影響 47 第五章 結論 49 參考文獻 51

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