基于强流电子光学理论确定了S 波段100MW速调管电子枪初始参数,对电子枪电极进行优化,获得了导流系数2.0μA·V^-3/2 、枪内场强低于22kV·mm^-1 、层流性良好的电子枪。设计了均匀磁场电子注聚焦系统,通过对过渡区磁场的调整,实现了对电子注的良好聚焦,模拟表明电子注填充因子约76% ,通过率100%且波动较小。样管的热测实验结果与设计取得了良好的一致性。

　　高峰值功率速调管作为经典的微波电真空器件,在现代高能粒子加速器等大型科研设备以及超远程雷达、高功率定向能微波武器等领域都有着重要的应用价值。在过去的几十年间,世界上许多国家的科研机构对高功率速调管进行了大量的研究工作,在S 波段,美国SLAC 研制了65MW和150MW速调管,日本Thoshiba 研制出了100MW 速调管,法国Thales 研制了45MW 速调管。在国内,4404 厂研制了30MW速调管,中国科学院高能物理研究所研制了S 波段45MW速调管 ,中国科学院电子学研究所在2005 年研制出了S 波段50MW 高峰值功率速调管 ,目前正开展S 波段100MW速调管的研究工作。

　　电子光学系统为速调管提供直流-高频换能介质,是速调管的关键组件,其设计质量对整管性能起决定性影响。高峰值功率速调管具有高工作电压,大工作电流,这给设计带来了一定的困难:首先,高电压下电子枪的耐压问题更为突出;其次,低阴极负载、阴极发射均匀度及大电子注压缩比同时得到保证具有一定难度;最后,高电流密度电子注具有强空间电荷力,获得层流性好、波动小的聚焦电子注较为困难。

　　本文以强流电子光学理论为基础,采用基于稳态算法的EGUN及基于PIC 粒子模拟算法的软件为计算工具,对S 波段100MW速调管电子光学系统进行了设计,获得了各项参数满足要求和聚焦效果良好的电子注,样管的热测实验结果与设计吻合良好。