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复合磁场引导的小型化二极管初步设计

李春霞 王淦平 金晓

李春霞, 王淦平, 金晓. 复合磁场引导的小型化二极管初步设计[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 103002. doi: 10.11884/HPLPB201830.180143
引用本文: 李春霞, 王淦平, 金晓. 复合磁场引导的小型化二极管初步设计[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 103002. doi: 10.11884/HPLPB201830.180143
Li Chunxia, Wang Ganping, Jin Xiao. Preliminary design of axial foilless diode guided by composite magnetic field system[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 103002. doi: 10.11884/HPLPB201830.180143
Citation: Li Chunxia, Wang Ganping, Jin Xiao. Preliminary design of axial foilless diode guided by composite magnetic field system[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 103002. doi: 10.11884/HPLPB201830.180143

复合磁场引导的小型化二极管初步设计

doi: 10.11884/HPLPB201830.180143
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11475158

详细信息
    作者简介:

    李春霞(1983—),女,助理研究员,从事脉冲功率技术研究; lichunxia@caep.cn

  • 中图分类号: O562.5

Preliminary design of axial foilless diode guided by composite magnetic field system

  • 摘要: 设计了一种非浸没式小型化轴向无箔二极管,其阴极发射区位于螺线管中心孔以外,采用螺线管、永磁体和软磁体构成的复合引导磁场系统。采用CST优化设计二极管结构,使其满足800 kV电压下绝缘要求; 优化设计磁场系统结构及物理参数,使其满足引导强流相对论电子束高效率传输的要求。采用粒子模拟(PIC)软件仿真电子束产生及传输过程,验证其高传输效率。设计的阳极筒直径比原结构缩小约40%,在产生同样均匀区轴向磁场强度情况下,引导磁场重量和功耗比原结构降低约40%,仿真结果显示主引导磁场0.85 T下,8 kA电流能够实现100%传输效率。
  • 图  1  复合磁场引导的小型化无箔二极管结构示意图

    Figure  1.  Configuration of compact foilless diode guided by composite magnet

    图  2  二极管区域的电场强度矢量图

    Figure  2.  Electric vector of diode region

    图  3  二极管区域的磁感应强度矢量图

    Figure  3.  Magnetic vectors of diode region

    图  4  两种磁场沿电子束传输路径的Bz

    Figure  4.  Bz along transmission route of solenoid and composite magnet

    图  5  PIC软件模拟电子束轨迹

    Figure  5.  PIC simulation result of electrons trace

    图  6  发射端与接收端电流波形

    Figure  6.  Waveforms of emitted current and received current

    表  1  螺线管磁场和复合引导磁场参数对比

    Table  1.   Comparison between solenoid and composite magnet

    magnet type inner radius/mm outer radius/mm length/mm volume/L power/kW weight/kg
    solenoid 151 351 600 70 30 420
    composite magnet 95 337 400 36 16 238
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-15
  • 修回日期:  2018-07-05
  • 刊出日期:  2018-10-15

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