摘要：pic方法是计算等离子体物理中广泛使用的一种计算方法。通常情况下需要使用大量的计算粒子以达到高的计算精度,这导致非常庞大的计算量。因而pic方法的加速研究对于减少其时间成本非常有意义。设计了一个基于NVIDIA Kepler GPU的pic算法,并使用CUDA在GPU上实现了该算法。在pic方法中最耗时间的两个函数collision和mover被移植到GPU上。在实验中使用了NVIDIA新发布的Kepler K20GPU进行这两个函数的性能测试,相比于Intel Sandy Bridge E5-2650,最高获得了30倍的加速。

摘要：初步考虑了高频率与高功率的磁绝缘线振荡器的设计问题。用在阴极端头增加发射电流的办法，在Ｃ波段理论得到了１．１６ＧＷ的微波输出功率。利用增加高次谐波的办法在Ｘ波段理论获得了２７０ＭＷ的输出功率。

摘要：通过理论分析与计算,设计加工了一个C波段磁绝缘线振荡器(MILO),并进行了实验研究.在二极管电压为437～464 kV、二极管电流为36～39 kA的条件下,从实验上获得了功率为1.60～1.68 GW、频率为3.60～3.66 GHz、脉宽为33～38 ns的TEM模高功率微波辐射,功率转换效率大于9%.

摘要：设计了一个具有新型收集极的X波段磁绝缘线振荡器,并利用KARAT程序对其进行了深入的数值模拟研究。对设计思想进行了介绍,并对典型模拟结果进行了图示和分析。当工作电压为520 kV,电流为64 kA时,模拟中获得了2.18GW的微波输出功率,频率为9.3 GHz,功率转换效率为6.5%,辐射微波的主模式为TEM模。

摘要：　用2.5维pic程序对三腔渡越时间振荡器进行了数值模拟,给出了产生微波的详细物理图像。模拟表明:三腔渡越时间振荡器能调制强流电子束并输出微波,微波频率符合理论设计值。模拟得到了输出微波功率随栅网间距,随反向二极管轴向间距以及提取口径向间距变化的规律。输出微波功率与栅网间距的关系与线性理论基本相符。在电子束电压400kV,电流4kA的条件下,模拟得到的结果为微波峰值功率约600MW,频率5GHz,起振时间约3.5ns,峰值功率效率大于37%。

摘要：利用2维半全电磁pic程序进行数值模拟,设计了一种C波段磁绝缘线振荡器。该振荡器在阴极电子发射起点加圆环,控制此处电子束的发射密度,来减少电子能量的损耗,改善束-波互作用;逐渐加大慢波结构的后两个叶片的内半径,增大微波群速度,便于谐振腔中的能量输出,提高微波输出效率;采用两个扼流片有效地阻止了微波功率向二极管区泄漏,相应减小了器件的尺寸。当外加电压为430 kV、束流46 kA时,饱和后输出微波平均功率2 GW,频率3.51 GHz,功率转换效率10%。

摘要：结合负载限制型磁绝缘线振荡器(MILO)和渐变型MILO的特点提出并设计了P波段混合型MILO的结构,主要以负载限制型MILO结构作为雏形,将其内部仅含有的1根提取叶片用3根长度渐变的慢波叶片组成的渐变段替换。该结构可更好地实现束波相互作用,并使提取间隙电场与MILO输出同轴结构处的电场达到更好的匹配,增加微波输出功率。器件纵向总长度为47 cm,外筒直径为44 cm。优化后的2.5维全电磁粒子模拟结果表明:在二极管工作电压550 keV、电流约57 kA的情况下,输出微波的中心频率为640MHz,平均功率为4.27 GW,束波转换效率为13.6%,器件4 ns时起振,6 ns达到饱和,且微波输出功率十分稳定,最终输出微波模式为TEM模。

摘要：用KARAT-3D全电磁pic程序,对多注速调管设计模型波束相互作用的物理过程进行3维数值模拟,给出了输出功率、电流等基本的物理参数。在输入电压14 kV,电流20.8 A时候,得到了128 kW的峰值输出功率,峰值效率是43.8%。考察了电子在高频场的运动和电流调制,分析了电流在各互作用腔中的调制,并对多注速调管不同发射度时电子传输进行了研究。结果表明:电子均匀发射时高频场的调制对电流传输效率影响不大,电流和电场调制随着腔的增加而增加。电子能量在输出腔的位置减小很多,电子有一部分能量转化为微波。

摘要：设计加工了一个L波段磁绝缘线振荡器 (MILO) ,并进行了实验研究。在二极管电压为 5 15～5 38kV ,二极管电流为 5 8～ 6 1kA的条件下 ,获得了频率为 1.76～ 1.78GHz,功率为 2 .2～ 2 .5GW的TM0 1模高功率微波辐射 ,功率转换效率为 7.3%～ 7.9%。

摘要：无箔二极管中电子回流是造成绝缘子表面闪络的重要因素 ,用Maxwell方程和电子运动方程定性分析了电子束回流的可能性 ,采用pic方法模拟了无箔二极管中电子束回流的物理过程 ,由此提出了对引导磁场和阴阳极结构进行优化设计的建议。