中文摘要：

本项目提出了双电子注激励矩形波导加载周期性槽孔结构平板慢波系统产生短毫米波Cherenkov辐射的新设想。通过理论分析、三维粒子模拟仿真与实验研究相结合，分析该周期性槽孔慢波结构中双表面波的特性及其与双电子注之间互作用的物理机制，探讨等离子体不稳定性（特别是双流不稳定性，Diocotron效应）对Cherenkov辐射及其束流输运的影响。在理论研究及其粒子模拟的基础上，设计原理验证性中小功率振荡器实验装置，该装置工作频率140GHz，脉冲功率可望达到瓦级。由于采用了新型慢波结构与双电子注相互耦合，波束互作用可以显著增强，同时该方案为平板结构，加工较为简单，因此本项目的研究成果对于发展高性能短毫米波源有重要意义。

结论摘要：

本项目研究了双电子注激励矩形波导加载周期性槽孔慢波系统获得短毫米波Cherenkov辐射的物理机理。建立了槽孔阵列慢波结构的物理模型, 采用线性理论与仿真模拟方法研究了该慢波结构的色散特性，分析了场透过孔的耦合机制，掌握了上述特性随结构参数变化的规律。构建了中心频率140GHz的Cherenkov辐射源中的高频系统，分析了相应特性并开展了冷测实验研究，实验测得的色散特性曲线与理论分析和模拟仿真结果基本一致。建立了双电子注驱动的槽孔阵列慢波结构Cherenkov辐射源三维粒子模拟仿真模型，通过模拟技术研究了双电子注驱动的短毫米波注波互作用的物理过程和机制。模拟结果表明，周期性孔阵列慢波结构中双电子注可以通过耦合孔进行能量的交换和耦合，相对于单电子注而言增加了参与注波互作用的电子注的有效面积，使得发生注波互作用所需要的驱动电流密度较低，提高了互作用效率，增加了输出功率。设计加工了电子光学系统，研究了带状双电子注传输过程中等离子体不稳定性问题，分析发现，增加聚焦磁场强度并适当选取带状注截面形状及束流传输通道，能在一定程度上抑制 Diocotron效应，实现带状双注的长距离、稳定传输。进行了带状注短毫米波槽孔阵列慢波结构Cherenkov辐射源的原理性试验。 测试了阴极的发射密度及电子注的流通情况,获得了大于80%的流通率。项目的研究成果将为新型短毫米波源奠定坚实的理论和技术基础。 本项研究达到了预期的研究目标。