基于单磁体的双路强流相对论电子束的产生与优化研究

来源：电子与信息学报杂志2026年第3期北京时间：

作者：安晨翔, 霍少飞, 史彦超, 翟永贵, 肖仁珍, 陈昌华, 陈坤, 黄慧杰, 申留洋, 罗凯文, 王洪广, 李雨晴

单位：1.先进高功率微波技术重点实验室，西北核技术研究所 西安 7100242.西安交通大学电子与信息学部电子科学与工程学院 西安 710049

摘要：高功率微波(HPM)技术作为现代国防军事和民用科技领域的战略性前沿技术，正引发全球广泛关注和深入研究。然而，受物理机制、材料性能以及制造工艺等多重因素制约，单个HPM源的微波输出功率在提升过程中遭遇了瓶颈，难以实现突破性增长。为突破这一限制，研究人员提出了HPM合成技术，该技术有效地整合多个HPM源，成功实现了峰值功率输出的显著提升，为HPM技术的发展开辟了新的路径。该文聚焦于多路HPM源合成过程中的时间同步难题，设计了一种双路强流相对论电子束产生装置。该装置采用单台脉冲功率驱动源同步驱动双路二极管，并借助单个线圈磁体实现对双路电子束的有效约束。仿真与实验结果表明：该装置能够稳定产生高品质电子束，其电压高达800 kV、电流为20 kA，总功率达到16 GW。在45 ns电压半高宽区间内，电流波形保持稳定，未出现阻抗崩溃现象。此外，通过对阴极引杆结构的改进优化，电子束的角向电流波动从原有的33.17%大幅减小至3.13%，电子束的品质特性得到了显著提升。该研究结果为多路强流相对论电子束的产生和多路HPM源的功率合成提供了可靠的技术基础，在HPM技术领域具有重要的应用前景。

关键词：高功率微波, 功率合成, 二极管, 相对论电子束

基金资助：国家自然科学基金(12175182)