[发明专利]一种微带反常多普勒电子回旋脉塞互作用方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于物理电子学领域，是涉及一种基于微带电路的反常多普勒电子回旋脉塞互作用电路。

背景技术

二十世纪五十年代后期，电子回旋脉塞(Electron Cyclotron ResonanceMaser，CRM)不稳定性先后被Twiss，Schneider和Gapanov独立地提出。之后，基于电子回旋脉塞互作用的高能微波源在理论和实验上都得到深入的研究，这些高能微波源在当今的雷达通讯、定向能武器、高梯度加速器等方面得到广泛地应用。

电子回旋脉塞进一步可以分为正常多普勒电子回旋脉塞和反常多普勒电子回旋脉塞。正常多普勒电子回旋脉塞采用螺旋前进的电子注与电磁模式的横向电场发生互作用，基于相对论效应，产生相位群聚，释放高能微波能量。基于该原理的器件，需要复杂的电子光学系统，且器件对电子注速度零散十分敏感。

基于反常多普电子回旋脉塞原理的电子器件，可以采用直线电子注与电磁模式互作用，可以大大简化电子光学系统，更容易设计出具有高度均一性的电子注，这有助于提高互作用系统的效率。基于该原理的微波源在亚毫米波和太赫兹频段具有重要的应用潜力。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明的目的是公开一种基于微带电路的反常多普勒电子回旋脉塞互作用方法及系统。

为了实现上述目的，本发明第一方面，提供一种微带反常多普勒电子回旋脉塞互作用方法，包括步骤如下：

步骤1：将微带反常多普勒电子回旋脉塞互作用系统处于真空中；

步骤2：通过多级微带线，提供互作用所需的慢电磁波；

步骤3：直线电子注注入多级微带线上表面的互作用空间，与多级微带线上的慢电磁波发生反常多普勒电子回旋脉塞互作用；

步骤4：通过多级微带线，改变互作用过程中电磁波的相速度，使得反常多普勒电子回旋脉塞持续有效地进行，直线电子注在互作用过程中逐渐旋转起来，并将能量高效地转化成为微波的能量。

为了实现上述目的，本发明第二方面，提供一种微带反常多普勒电子回旋脉塞互作用系统，包括：

具有一金属底板；

具有一介质基片，介质基片位于金属底板上；

具有一多级微带线，多级微带线位于介质基片上；

具有一直线电子注，直线电子注靠近多级微带线上表面；

直线电子注注入多级微带线上表面，直线电子注与多级微带线上传输的慢电磁波发生反常多普勒电子回旋脉塞互作用。

本发明的有益效果：本发明提出的互作用系统在真空条件下，采用直线电子注注入多级微带线上表面的互作用空间；在背景磁场的作用下，电子注多级微带线上传输的慢电磁波发生反常多普勒电子回旋脉塞互作用，在互作用过程中，直线前进的电子注逐渐旋转起来；多级微带线使得电子注互作用过程中遇到的微波相速度依次减小，保证注波相位始终同步，互作用持续有效进行，最终电子注将动能高效率地转化成为微波的能量。本发明大大简化常规的基于电子回旋脉塞器件的复杂的互作用系统和电子光学系统，提高互作用效率，促进器件的实用化。在互作用磁场的作用下，电子注和慢电磁波发生反常多普勒电子回旋脉塞互作用，激发起微波。该发明具有结构简单，互作用效率高，在亚毫米波、太赫兹频率范围了，是极具发展潜力的微波源。

附图说明

图1微带反常多普勒电子回旋脉塞互作用系统结构示意图；

图2微带反常多普勒电子回旋脉塞互作用效率示意图；

具体实施方式

下面将结合附图对本发明加以详细说明，应指出的是，所描述的实施例仅在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

为了更加清楚地阐述本发明，以下首先从理论模型的角度阐述本发明的实施方法。首先说明常规的反常多普勒电子回旋脉塞互作用系统的特性，然后提出实施方法，并详细阐述。

反常多普勒电子回旋脉塞的理论模型如下：常规的反常多普勒电子回旋脉塞的互作用系统处于真空中，且有背景磁场B₀。假设互作用系统填充介质，使得其中传输的电磁波为慢波平面电磁波。假设互作用系统轴向开孔，形成直线电子注通道，直线电子注注入该通道，且不改变慢平面电磁波的传输特性。

基于该理论模型，我们建立了一套自洽非线性理论，较为准确地估计理论模型中的反常多普勒电子回旋脉塞互作用过程。

在上述理论模型中，与电子发生反常多普勒电子回旋脉塞互作用的平面电磁波的极化方向与电子的横向旋转方向相反。电子满足基本的运动方程：