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研究生: 姚仁傑
Yao, Ren Jie
論文名稱: 400 GHz TE41第四諧波磁旋返波振盪器之CUSP電子槍設計
The Design of Cusp Gun for 400 GHz TE41 Fourth-Harmonic Gyro-BWO
指導教授: 張存續
Chang, Tsun Hsu
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: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 64
中文關鍵詞: 電子槍太赫茲磁旋返波振盪器
外文關鍵詞: Cusp, Terahertz, gyro-BWO
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  • 本論文主要目的是為了設計出一支繞軸大軌跡CUSP電子槍擁有較大的速度比及較低的速度發散,以提供給400 GHz TE41第四諧波的磁旋返波振盪器( gyro-BWO )圓柱形波導管使用。
    CUSP電子槍的主要特性是磁旋中心半徑為零,根據電子與波耦合參數定義可知,當磁旋中心半徑為零時,諧波數s等於模數m才有非零值。運用此特性,可降低模式競爭。
    Terahertz頻率大約0.1THz ~ 10THz,介於毫米波與紅外光之間,近年來有關THz的科技蓬勃發展,但THz的波源目前還處於是一個待開發的領域,所以設計出一支電子槍以供400 GHz高次諧波的磁旋返波振盪器有其必要性。


    第一章 緒論 2 1.1 磁旋管簡介 2 1.2 Terahertz簡介與其應用 2 1.3 電子槍簡介 3 1.4 CUSP電子槍之特性與優勢 5 第二章 設計理論與公式推導 9 2.1 Canonical angular momentum 11 2.2 電子速度比□ 12 2.3 限制條件 13 2.3.1 磁旋中心半徑發散 13 2.3.2 尖峰電場 13 2.3.3 空間電荷 14 2.3.4 粗略起始條件 14 2.4 空間電荷限制與溫度限制之比較 15 2.5 電子運動方程 22 第三章 電腦模擬程式與數值計算 24 3.1 程式概論 24 3.2 空間電位的計算 28 3.2.1 有限差分格式 28 3.2.2 邊界封閉的問題 29 3.2.3 電位的誤差 31 3.3 計算電子運動軌跡 32 3.3.1以Runge-Kutta法解微分方程 32 3.3.2 電子運動軌跡起始點的決定 35 3.3.3 公式計算電子軌跡的物理含義 36 3.3.4 軌跡收斂的判別 37 3.4 數值計算的方法 38 第四章 CUSP電子槍的數值模擬與設計 43 4.1 速度發散之成因 43 4.1.1 電子起始熱速度 43 4.1.2 發射面的粗糙度 43 4.1.3 電磁場或電子槍並非軸對稱 44 4.1.4 不同之發射位置 44 4.1.5 adiabatic近似 44 4.1.6 空間電荷效應 44 4.2 電極位置 46 4.3 電極之幾何形狀 46 4.4 發射帶特徵 48 4.5 電壓 49 4.6 main coil & trim coil之電流 50 4.7 相對位置 52 4.8 磁鏡效應 52 第五章 模擬結果與分析 54 5.1 模擬結果 54 5.2 磁場調變 57 5.3 電壓調變 59 5.4 速度發散分析 60 5.5 結論 61 參考文獻 62

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