熊 能，徐望炬，郭思豆，陈 科，刘頔威，张开春

（电子科技大学电子科学与工程学院，成都 610054）

0 引言

回旋管是一种重要的电真空辐射源，其频率可以覆盖毫米波甚至微米波段，在卫星通信、空间探测、电磁对抗、定向武器等领域有着广阔的应用空间，在国际上备受重视［1-3］。随着回旋管研究技术及其应用的发展，回旋管研究朝着高功率（数百kW或MW量级）和高频率（THz波段）方向发展，比如应用于ITER中进行等离子体加热［4］的回旋管。当工作频率在mm波段或THz波段且工作模式为基模时，回旋管将面临高频结构尺寸小、功率容量有限的问题，难以实现高功率输出［5-7］。若采用高阶模工作，则能够很好地解决上述问题。本文中的回旋管电子枪结构是针对高阶模下的回旋管，其工作频率94 GHz，输出功率在100 kW以上。

回旋管由磁控注入电子枪、谐振腔、输出窗和收集极等组成。磁控注入电子枪产生的高能回旋电子注，与谐振腔的电磁波相互作用，将部分能量交给电磁波，完成互作用后的高能电子注被收集极吸收［8-9］。通常回旋管的效率约为20%～50%，因此被收集极吸收的电子注能量依旧很高，这种高能电子注轰击收集极后除了产生二次电子和X光，还会造成被轰击处的局部温度急剧升高［10］。如果收集极的结构或散热方式设计不合理，将造成收集极的局部温度过高，导致收集极局部溶解和回旋管的真空度降低，这将严重影响回旋管的稳定工作。本文将根据给定的回旋管电子枪结构参数和束流参数，设计收集极的结构和分析电子束的轨迹。……