Abstract
虛陰極振盪器（Virtual Cahtode Oscillator）為一種產生脈衝高功率微波的實驗裝置。當超過微波管空間極限電流（Space-Charge Limiting Current）之電子束，由二極體射入微波管時，由於空間電荷效應（Space Charge Effect）之故，會使得電子有君聚的現象，而在微波管中形成虛陰極的掁盪，藉此機制激發出高功率的微波。和目前許多微波產生裝置比較，它具有結構簡單、頻率可調性（tunability）高、以及輸出功率高等優點。根據導波管（Wave Guide）位置的不同，可區分為軸向、徑向兩類。前者導波管與入射電子束平行，主要產生TM 模式（Transverse Magnetic Field）微波，後者導波管與入射電子束垂直，主要產生TE模式 （Transverse Electric Field）微波。 本研究主要是要建立軸向虛陰極掁蕩器（Axial Vircator）的二維電磁場模擬程式，來模擬分析微波管半徑大小，和當後段微波管半徑有不連續梯狀變化時，對微波功率產生的影響。在程式中，均已考慮了相對論效應，同時對於電流的計算，並不採用必須作修正的加權方法，而是直接計算FSP （Finite Size Particle）模式下通過各格面的電流，為了要消除此種數值計算方法所造成的雜訊（Noise），在程式中也引進了傳立葉一具色變換（ Fourier-Bessel Transform ）下的電磁場計算方法。 模擬結果中，比較了相同條件下的模擬和實驗得到的結果，比較下顯示，掁盪頻率和實驗值較為符合，唯模擬之微波輸出功率，則顯得較不穩定。此外，模擬結果發現，微波管管徑大小，和後段用較大半徑之開口微波腔，或者改變後段微波管半徑變大之位置，都會影響微波輸出功率。研究結果顯示，在後段微波管離陽極約8mm附近，將微波管徑增大可以使產生的微波功率提高。