频率可调谐回旋管电子束品质的非绝热效应

我们提出了一种非常规的电子枪结构，其中发射体位于具有非均匀电场的凹面阴极表面上。这种设计违背了发射体应置于均匀电场附近以减小速度离散的直觉。基于绝热条件常用的设计准则预测速度离散高达 24%，但使用 EGUN 代码并经由 CST particle studio 验证的仿真显示其速度离散极低，仅为 2.8%。考察电子束的磁矩与动能表明，由于电场过弱，电子经历了相对较长的加速过程。这正是非绝热效应至关重要的原因。除回旋压缩与 E$\times$B 漂移外，“共振”极化漂移在降低整体速度离散中起着关键作用。仿真显示，在较宽的磁场范围（7.4–8.0 T）与束电压范围（12–22 kV）内，具有高结构容差、俯仰因子为 1.5、横向速度离散为 2.8% 的良好束品质。这种具有宽工作范围的良好结果使得连续频率可调谐回旋管的研制成为可能。