426GHz回旋管准光模式变换器

　　采用几何光学模型研究并设计了一个由Vlasov矩形开口辐射器和两级曲面反射器组成的太赫兹回旋管准光模式变换器。利用几何光学理论对Vlasov型准光模式变换器进行了初步设计，采用矢量绕射理论对准光模式变换器进行了详细的分析并编写相应程序，最后结合具体设计参数，得到工作模式在模式变换器中的变换过程。模拟结果表明，太赫兹回旋管中的TE06模式在输出窗处被转换为能量集中的准Gauss波束，其效率为89.0%。

　　作为太赫兹频段输出功率最大的辐射源之一，近年来太赫兹回旋管受到了广泛关注并取得了长足进展。电子回旋脉塞器件是一种基于电子在纵向磁场中回旋谐振受激辐射机理的快波器件，随着太赫兹回旋管向高功率、高频率方向发展，为了增加腔体功率容量，减小腔体欧姆损耗，通常选用高阶模式作为工作模式，高阶腔体模式由于在传输过程中存在严重的绕射和极化损耗，不适合于自由空间的远距离传输，必须将其转换为有利于传输的低阶波导模式或自由空间的高斯波束。采用传统的波导模式变换器对高阶模式进行降阶变换时，变换器的尺

　　寸大，加工困难，不利于系统的紧凑设计，且模式竞争和损耗严重。因此，一般采用准光模式变换器来实现高阶模式到自由空间高斯模式的高效转换。俄罗斯科学家Vlasov等首先提出了准光天线，后来发展成为Vlasov模式变换器，其结构简单、紧凑而且高效，在高功率微波领域得到广泛关注。目前，国内在太赫兹回旋管方面展开了大量的研究工作，但太赫兹准光模式变换器的研究尚处在起步阶段，因此，展开太赫兹频段准光模式变换器的研究对太赫兹回旋管的研究及应用具有很实际的实用价值。

　　1、理论分析

　　本文运用几何光学近似方法和矢量绕射理论去分析和设计准光模式变换器。基于Vlasov辐射器的太赫兹准光模式变换器由Vlasov开口辐射器和两级曲面反射器组成，如图1所示，Vlasov开口辐射器采用矩形状切割型。

　　在计算模式变换器中的辐射场时，假定在圆波导口面处的场依然为规则波导场，波导面处的等效像源为辐射第一激励源。用此激励源计算辐射场时，以严格的Stratton-Chu公式为基础，由连续性条件在口径面边缘上引入分布源函数的处理方法满足了格林定理所要求的在积分面上的连续性条件，从而得到修正公式：

　　结论

　　碳化钍钨阴极的断裂类型属于解理型穿晶断裂;碳化后钍钨阴极较粗大的晶粒与内应力是其断裂的主要原因。因此，改进钍钨阴极碳化工艺以细化晶粒与降低内应力是降低钍钨阴极断裂率的主要改善方向。