摘要：针对当前粒子模拟软件建模效率普遍偏低的问题,在软件设计中引入了计算机辅助设计(CAD)技术,考虑到粒子模拟具有复杂多样的物理模型和计算环境,采用面向对象的方法将整个CAD系统划分为基本设置、算法设置、结构建模、观测设置、模拟控制和数据处理等六个功能模块,以及用户界面、数据管理和计算接口等三个系统层次,并分别对每个功能模块和系统层次进行了详细分析与设计.最后,将所实现的CAD系统与核心计算程序整合,形成一套较为实用的粒子模拟软件,并应用到高功率微波器件的设计中,结果表明该系统具有很高的实用性.

摘要：三维电磁粒子模拟基于时域有限差分算法(FDTD)和PIC(particle-in-cell)方法.根据FDTD和PIC方法的特点,可以将整个模拟区域分割为多个子区域,每个计算进程模拟计算一个子区域,通过消息传递交换子区域的边界数据从而实现并行计算这一基本思路,完成了并行算法的设计,并分析了并行加速比的影响因素.在三维电磁粒子模拟软件CHIPIC3D上实现了该并行算法并验证了算法的正确性,最后应用CHIPIC3D并行版本对磁绝缘线振荡器和相对论速调管两种典型的高功率微波源器件进行了模拟,证明了该并行算法能取得较好的加速比和效率.

摘要：为了发展大功率太赫兹辐射源,本文对大半径同轴谐振腔回旋管进行了理论和数值模拟研究,理论计算结果表明在同轴谐振腔中其角向对称的TE0n模式的截止频率与n近似成正比关系,与内外导体之间的距离近似成反比关系.根据上述特点作者设计了一只大半径同轴腔0.3THz、TE04模回旋管,数值计算和粒子模拟结果表明:大半径同轴谐振腔太赫兹回旋管与空心波导谐振腔回旋管相比具有很多优点:腔体尺寸相对较大,工作电流可以大幅度提高;其对称的TE0n模式与非对称的TEmn模式的间隔较大,有利于克服模式竞争.

摘要：讨论了粒子模拟中用时域有限差分(FDTD)法设计波导激励源的常见问题,并根据波的传播特性,提出一种模拟波导激励源的新方法,给出通用的计算公式,讨论了几种特殊情况下的算法修正。给出了2维柱坐标系下磁绝缘线振荡器(MILO)计算实例,结果表明:该方法能模拟较为复杂的波导激励源,并有效消除了激励源边界处的虚假反射,与传统波导激励源模拟方法比较,验证了该方法的正确性与优越性。

摘要：近十年来,太赫兹技术在各个领域都有了越来越多的应用,它在考古学与文物保护中的应用也有了初步发展。本综述基于国内外研究现状,重点回顾了基于光子学的太赫兹检测技术在绘画类文物上的应用。包括太赫兹时域光谱在颜料鉴别,太赫兹成像技术在壁画、油画等艺术品研究中的应用,并在此基础上,对太赫兹新技术在绘画与文物上的应用前景进行展望。

摘要：集合准光腔型虚阴极振荡器和同轴虚阴极振荡器的优点,设计了一种新型的准光腔同轴虚阴极振荡器。采用自由电磁振荡理论分析了3反射镜准光学谐振腔中的场分布,并用2.5维全电磁PIC程序对该器件进行了粒子模拟。在输入电压为600 kV,二极管电流为50 kA的条件下,得到主频为7.0 GHz,峰值功率超过6 GW的功率输出,其平均功率达2.5 GW,平均束波转换效率为8.3%。

摘要：推导出了由两个无量纲量群聚系数与相位系数构成的非线性运动方程,并对其进行了数值计算分析。数值计算结果表明:通过优化设计参数,当谐波回旋速调管工作在放大区时,其基波、二次谐波、三次谐波、四次谐波的纵向互作用效率分别可达到55%,40%,30%,15%;当其工作在振荡区时,其基波、二次谐波、三次谐波、四次谐波的纵向互作用效率最高分别可达到93.9%,88.2%,81.8%,62.7%。

摘要：用数值计算的方法计算了S波段磁绝缘线振荡器（S-MILO）的主慢波结构谐振腔的π／4模、π／2模、3π／4模和π模的谐振频率，分别为1．40，2．21，2．46和2．51GHz；计算出S-MILO封闭腔中的谐振频率依次为1．26，2．04，2．42和2．53GHz，并计算了本征π模时的Q值。通过监测宽带激励源响应计算出S-MILO开放腔的谐振频率为2．43GHz。对S-MILO开放腔传输特性研究表明：频率为2．25～3．05GHz的微波，在第一腔内得到了有效抑制，输出微波的频率范围为2．2～2．5GHz。通过对其传输特性进行研究，验证了S-MI—LO的高频电磁结构的合理设计。

摘要：针对0.42THz-TE_(17,4)模式回旋管研究了一种高效率准光模式变换器。该模式变换器由Densiov型辐射器、准椭圆镜和两个相位校正镜组成。采用了耦合波理论分析波导辐射器的工作机理,矢量绕射理论计算开口辐射器和反射镜面上的场分布,并运用KSA算法和相位解缠绕技术对相位校正镜面进行优化设计。通过编程计算得到的数值计算结果与软件模拟结果高度一致。结果表明从Denisov型辐射器辐出射的能量经过镜面系统聚焦校正之后,在输出窗处转化为标量和矢量高斯成分分别高于99.1%和97.3%的束斑,其能量转换效率高于97.4%。

摘要：太赫兹波驱动的动态核极化核磁共振波谱技术能将信号灵敏度提高几个数量级,太赫兹回旋管可实现高功率输出,并有一定的频率调谐范围,符合核磁共振波谱系统对太赫兹辐射源的需求。介绍了应用于核磁共振波谱系统的频率可调太赫兹回旋管的发展,研究了多段式腔体结构以及频率可调太赫兹回旋管中工作电压和磁场与电子注质量的关系。在应用于动态核极化核磁共振的太赫兹频率可调回旋管工作时,多段式腔体结构明显优于传统三段式谐振腔。在设计太赫兹频率可调回旋管时,不仅要考虑改变工作电压或磁场导致的电子横纵速度比的变化,而且还要考虑改变工作电压或磁场导致的电子速度离散和引导中心半径离散的变化。