【正文】 ademy of Science 第七章 微波與物質(zhì)相互作用 167。 衰減波的相速與增長波的相同 ，但能量是從該波流到電子注中去的。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 第七章 微波與物質(zhì)相互作用 167。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。 z1 z2 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 第七章 微波與物質(zhì)相互作用 167。 磁控注入電子槍的設計是在注波互作用區(qū)提供具足夠的橫向能量、小的能量分散、合適的回旋頻率、有利于注波互作用的電子注位置 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 第七章 微波與物質(zhì)相互作用 167。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。 波在開放腔中來回一次造成的能量損耗為： ? ?22121dWW? ? ? ?腔中波的群速為 ，能量往返一次所需的時間為 gv2gLv? ?() () () 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 單位時間內(nèi)繞射能量損耗為： 第七章 微波與物質(zhì)相互作用 167。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。 回旋管（ Gyrotron） 4. 回旋行波管 當 和不存在群聚時 ， 這時 ， 波導模與回旋模之間不存在耦合 。 概述 傳統(tǒng)微波加熱 : 食物加工 , 木材、蔬菜等烘干 介質(zhì)材料加熱 : 燒結(jié) (結(jié)構(gòu) ,功能 , 納米 )、改性、焊接 , 粉末金屬加熱：快速、性能增強、磁感應加熱 微波化學：加速反應，提高產(chǎn)率或新物質(zhì)合成 鐵電、鐵磁、光學和光電材料的合成，電池能源 材料的合成 等離子體加熱 ?離子共振加熱、低雜波加熱、回旋共振加熱 ?核聚變反應 微波生物效應 ?改變生物的成長過程，微波武器殺傷機理 微波波譜學 ?探索物質(zhì)奧秘 熱和非熱效應，滲透和非滲透，局部作用 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 微波處理材料的特點 ? 材料內(nèi)外同時加熱 ? 選擇性加熱工件 ? 升溫快 ? 處理時間縮短 (可以是傳統(tǒng)加熱時間的 1/10) ? 產(chǎn)品質(zhì)量提高 ? 新型特種材料制備 (例如：納米材料 ) ? 減少能源消耗 ? “ 環(huán)境清潔” 技術(shù) 第七章 微波與物質(zhì)相互作用 167。 微波加熱原理 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 陶瓷相對密度與燒結(jié)溫度之間的關(guān)系 材料 98%Al2O3+1%SiO2+1%MgO 燒結(jié)方式 傳統(tǒng)無壓燒結(jié) 毫米波無壓燒結(jié) 編號 1 2 3 4 燒結(jié)溫度 (℃ ) 1300 600800, 800 950 1050 1150 升溫時間(min) 180 30 35 保溫時間(min) 120 60, 5 30 30 30 密度 (g/cm3) 相對密度 % % % % % 第七章 微波與物質(zhì)相互作用 167。 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 頻率升高 ? 與材料耦合更強（低溫高頻，高溫低頻） ? 場分布更均勻 ? 部件和系統(tǒng)更緊湊、更小 ? 可以采用過模波導減小傳輸損耗 ? 可以應用準光技術(shù) 第七章 微波與物質(zhì)相互作用 167。引起這一現(xiàn)象的原因是什么？什么狀態(tài)下測出的頻率最接近真實值 ？ 網(wǎng)絡分析儀 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 第七章 微波與物質(zhì)相互作用 167。 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 第七章 微波與物質(zhì)相互作用 167。 回旋管（ Gyrotron） 4. 開放式諧振腔 當 , 時 1q?2 1?? ?2m in04d LQ ?????????() 通常 ，因此可以估算 約為數(shù)百至一千左右。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。（ b）中所示的為一截面緩變開放式諧振腔，與（ a）不同的是中間沒有固定截面的波導段，而是半徑 R(z)隨軸向變化的特殊波導，其兩端同樣存在截止段和輸出段。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。當電子橫向速度減小時 , 相對論因子 ?減小 ,回旋頻率上升 , 回旋半徑減小 . () () (無相對論效應 ) 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 1號電子減速 ,相對論因子 ?減小 ,回旋頻率上升 , 回旋半徑減小 ,位于 原軌道的內(nèi)側(cè) 。實驗與 理論有很好的一致。這個損耗的原因是輸入電壓分成了三個輻值相等的波，而 增長波只為總輸入電壓的三分之一 。 螺旋線行波管（ TWT） 5. 增益考慮 為確定增長波的放大量，輸入?yún)⒖键c設在 z=0處而輸出參考點取在 z=l 處。 螺旋線行波管（ TWT） 4. 波的模式 相應于 ?1的波是前向波，其振幅隨距離呈指數(shù)增長；相應于 ?2的波也是前向波，其振幅隨距離呈指數(shù)衰減；相應于 ?3的波也是個前向波，但其振幅保持不變；而相應于 ?4的第四個波是返向波，其振幅不變。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。該感應電場疊加到線路中已存在的電場上并使線路功率隨距離的延長而增加。 螺旋線行波管（ TWT） 2. 群聚電流 (場對電子注的作用 ) ()01j t zv v v e ?? ???()01j t ze ??? ? ? ???()01j t zJ J J e ?? ?? ? ?()1j t zzE E e????()01j t zJ v J J e ??? ?? ? ? ?(取一階 ) () () () () () 電流在負 z方向取正值 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 第七章 微波與物質(zhì)相互作用 167。 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 第七章 微波與物質(zhì)相互作用 167。 微波信號的放大： 電子在行進過程中有的得到加速，有的電子受到減速（調(diào)制、群聚、放大），當電子進一步行進到收集極端，群聚中心所有電子均遇到較強的減速場 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 高頻輸入 螺旋線行波管原理簡圖 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 螺旋線行波管簡化電路 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 第七章 微波與物質(zhì)相互作用 167。 3） 在耦合腔行波管中，每個腔間都有耦合，在速調(diào)管中，每個諧振腔都是獨立工作的。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。 速調(diào)管 群聚過程 用 t2表示時電流為 ? ? 022201 c o s2gIitXt??????? ? ?????() 2 0 0 2 0 0gt t T t t? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?() 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 第七章 微波與物質(zhì)相互作用 167。 速調(diào)管 群聚過程 在時刻 ta,tb,tc的電子經(jīng)過距離 ?L后相遇的必要條件是 : ? ?110 0 00002 2 2 2iidbVVv v t t v??????? ? ? ?? ?110 0 00002 2 2 2iidbVVv v t t v??????? ? ? ? ?? ? ? ?0 1 01 0 1( 1 )2 id b d biiV V Vt t t tV V V? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?001iVLvV?????() () 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 第七章 微波與物質(zhì)相互作用 167。在 時通過群聚腔的電子以不變的速度 v0行進并成為群聚中心，在輸入微波電壓的正半周通過群聚腔的電子行進得比在 時通過縫隙的電子快些，在電壓 Vs的負半周通過群聚腔的電子則慢些。 速調(diào)管 速度調(diào)制過程 ? ?01 0 1 000s i n 2s i n 2s i n s i n222 2g gsgdv dV V t V td vv?? ????????? ?? ??? ? ? ?? ? ? ??? ??????100s i n 2i dVt v?? ???? ????定義 ?i為： ? ?? ?? ?00si nsi n 2 222gigdvdv?????????????() ?i稱為輸入腔的電子注耦合系數(shù)。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。 漂移空間電子速度的變化 ?速度調(diào)制。 Y。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。電子注應該在第二腔間隙的中間達到最大群聚并處于 減速相位 ，于是電子的動能便轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙坏?微波場能 。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167。 小信號下 ， 歸一化跨導最大 ，等于 000IGV?000 2m iGG? ? ?? () 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 第七章 微波與物質(zhì)相互作用 167。 螺旋線行波管（ TWT） 中國科學院電子學研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science 第七章 微波與物質(zhì)相互作用 167。 微波與電子相互作用 — 微波的產(chǎn)生 167