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4-55 强流短脉冲相对论速调管放大器的实验
黄 华 孟凡宝 常安碧 马乔生 张永辉 甘延青 陈代兵 罗 敏 龚胜刚 进行了多年的RKA研究，在长脉冲(大于100 ns)中等束流(小于5 kA)的条件下取得了较好的研究结果。为了进一步提高RKA的输出微波功率、探索RKA高功率短脉冲运行的潜力，采用原设计的L波段RKA在Sinus-700加速器上开展了实验研究。 采用粒子模拟程序对短脉冲的强流相对论电子束经过L波段RKA的高频系统的束流调制情况和微波的提取进行了模拟。其中，电子束参数为750 kV、电流9 kA、脉冲底宽45 ns（前沿7 ns，后沿5 ns）。45 ns的强流短脉冲电子束经过两个群聚腔间隙的调制后，产生了5.2 kA的基波调制电流，调制深度约70%，调制电流起振时间约8 ns。经过输出腔间隙后，产生了大于1 GW的微波输出，其中峰值功率约为2.5 GW，输出微波的前沿为10 ns。 采用0.65 T的脉冲引导磁场，从Sinus加速器二极管引出的电压和二极管总束流波形如图1，电子束参数为770 kV/10 kA，f57、厚度1 mm。由标称值为500 kW的L波段磁控管振荡器提供微波源，通过一个波导环行器和双定向耦合器后注入输入腔。均匀的电子束经过输入腔间隙驻波场的调制后，在随后的漂移管中发生群聚, 达到了976 A 的最大基波调制电流，基波调制深度10%，束流得到了全脉宽调制，为45 ns。根据实验确定输入腔后电子束的最佳群聚距离大致为19 cm，在此位置放置中间腔间隙。束流经过中间腔间隙后产生的基波调制电流波形如图2。在距中间腔间隙后11 cm，得到了7 kA的基波调制电流，调制深度78%，束流调制脉宽43 ns，与粒子模拟结果吻合得很好，在此位置插入输出腔间隙。
为了使微波能够可靠输出，采用喇叭输出微波,输出微波通过喇叭向空间辐射，在输出微波的同轴波导外导体壁上有5个电探针监测输出的微波。经标定测试,得到了2.94
GW/10 ns的微波输出功率，效率39%，波形如图3。同时，对Sinus加速器的二极管阻抗和引导磁场强度进行了调试。实验结果发现，该RKA在较低的二极管阻抗时具有较高的束波转换效率，而阻抗较高时(大于100
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