周期電子束團(tuán)Smith-Purcell輻射的研究.pdf

1、本文主要研究了周期電子束團(tuán)與光柵互作用的Smith-Purcell輻射特性。 首先，利用積分和場(chǎng)匹配的方法，分析了三角形光柵、正弦光柵和矩形光柵的Smith-Purcell輻射能量角分布。通過研究表明，在所選的參數(shù)下，光柵的結(jié)構(gòu)及參數(shù)能夠較大地影響輻射能量角分布；束團(tuán)縱向尺寸對(duì)輻射能量角分布的影響也較大，它既可以改變輻射能量角分布的值，也可以使輻射能量角分布的極大值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率迅速地移動(dòng)，同時(shí)輻射能量角分布所覆蓋的范圍也發(fā)生變化

2、。與之相比，束團(tuán)的能量以及橫向尺寸對(duì)輻射能量角分布的影響較小。當(dāng)廠f≤ 0.1THz時(shí)，所發(fā)生的輻射為超輻射，輻射能量角分布正比于束團(tuán)所包含的電子個(gè)數(shù)平方。改變束團(tuán)的參數(shù)，還可望在更高頻處實(shí)現(xiàn)超輻射。對(duì)于周期束團(tuán)而言，數(shù)值計(jì)算所得的輻射能量角分布近似與束團(tuán)個(gè)數(shù)的平方成正比。通過比較還可知，正弦光柵對(duì)應(yīng)的輻射能量角分布隨輻射波頻率變化的趨勢(shì)最簡(jiǎn)單、規(guī)則，且其值也較大。 復(fù)合周期光柵是在矩形光柵的金屬表面增加微擾槽而形成的。本文利用

3、場(chǎng)匹配的方法研究了其Smith-Purcell輻射特性。通過研究可知，輻射能量角分布對(duì)微擾槽的變化較為敏感。若要利用其研究太赫茲波源，應(yīng)該根據(jù)需要慎重選擇參數(shù)。 同時(shí)，本文對(duì)矩形光柵與束團(tuán)的Smith-Purcell輻射進(jìn)行了粒子模擬分析。模擬結(jié)果表明，對(duì)于單個(gè)束團(tuán)而言，首先發(fā)生Smith-Purcell輻射，隨著Smith-Purcell輻射的消失，發(fā)生凋落波的相干輻射；當(dāng)保持束團(tuán)的總電量不變，增加束團(tuán)的縱向尺寸，輻射場(chǎng)的強(qiáng)度

4、將減小，與理論分析結(jié)果相吻合。對(duì)于周期性電子束團(tuán)而言，當(dāng)Smith-Purcell輻射頻率與電子束團(tuán)高次諧波頻率相等時(shí)，輻射能量大大加強(qiáng)，遠(yuǎn)大于其他頻率點(diǎn)的值；輻射能量經(jīng)FFT變換后的幅值與電子束團(tuán)個(gè)數(shù)的平方近似成正比，與理論計(jì)算也相吻合。 通過本文的研究可知，若要研究基于Smith-Purcell輻射的太赫茲源，應(yīng)慎重的選擇光柵的類型，并對(duì)光柵以及電子束團(tuán)的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。 這項(xiàng)工作對(duì)于國(guó)內(nèi)的太赫茲技術(shù)發(fā)展有一定的參考價(jià)