吴 平， 张广帅， 孙 钧， 叶 虎， 宋志敏

(西北核技术研究所， 西安 710024； 高功率微波技术重点实验室， 西安 710024)

高功率微波在军事和民用领域都有重要的应用价值。O型高功率微波器件因具有转换效率较高、功率容量较大及适合重复频率工作等优点得到了广泛研究[1-6]。该类器件通常采用无箔二极管结构，由环形爆炸发射阴极产生的强流相对论电子束在外加轴向引导磁场的约束下通过漂移管和谐振腔，并在其中完成电子束能量向微波能量的转换。当引导磁场较强时，电子束运动主要被约束在轴向，便于与轴向微波电场发生有效的相互作用，并能避免电子束因径向运动而轰击管壁。但较强的引导磁场通常需要采用超导磁体才能维持重复频率工作[1，7]，而超导磁体本身的体积和质量均较大，使用条件苛刻，可靠性较差，限制了高功率微波系统的实际应用。因此，研究运行在较低引导磁场条件下、可实现永磁包装的O型高功率微波器件已成为当前一个重要的发展方向。引导磁场较低时，爆炸发射阴极产生电子束的均匀性较差[8-9]，从而使波束互作用效率降低，严重时甚至可能激励出不期望的模式，影响器件工作的稳定性[10-11]；同时，较低的引导磁场约束电子束的能力较弱，电子束的横向运动会更显著，从而影响轴向的束波互作用过程，并可能导致径向位移较大的杂散电子轰击管壁，引发器件击穿[12-14]。因此，研制高效稳定的低磁场O型高功率微波器件存在较大的技术挑战。……