韩小溪 杨 鹏

（1.海军装备部 北京 100021）（2.中国舰船研究设计中心 武汉 430064）

1 引言

太赫兹（THz）波具有低能性、强穿透性、瞬态性、宽带性、相干性等特征［1］，实现太赫兹波高效、远距离传输将在国防建设、国家安全等领域有着重要的应用价值和前景。基于直线加速器驱动的THz波段自由电子激光（Free-Electron Laser，FEL）具有高功率、高效率、波长连续可调等突出优点，是目前可以获得大功率THz波的首选方案。

在加速的初始阶段，电子的纵向运动是最复杂的，且电子束流的性能对整个加速器的性能参数有着至关重要的影响。在不降低束流质量的前提下，为了满足结构简单紧凑，实现束流无损传输的要求，需要设计一种高性能的经济、紧凑的注入器。

光阴极电子枪输出的束流品质高，然而热阴极电子枪的维护成本非常低，并且具有输出稳定、经济性高等优点，具备军工发展化和应用化的潜力［2］。近年来的研究表明，通过聚束、斩波等方法可以使热阴极直流高压电子枪的输出束团性能满足FEL的需求。R.J.Bakker在热阴极直流高压电子枪的基础上，向阴极-栅网中馈入1GHz射频场并控制电子发射，当射频电场处于正向区间且幅度大于栅偏压时则引出电子［7］。P.Spangle等在栅网中的基频场上叠加三倍射频场，提高峰值流强并缩短发射区间［5］。谢应猛等基于HSL的直流高压电子枪，设计了一种100kV双频栅控电子枪，可获得210pC的短束团［8］。

为了满足自由电子激光的束流要求，束团电荷量需要达到200pC以上，束团长度小于10ps，发射度需要低于20πmm∙mrad，能量分散小于0.8%［9～10］。……