Particle-in-cell analysis of beam-wave interaction in gyrotron cavity with tapered magnetic field.

A commercially available electromagnetic simulator - MAGIC, a particle-in-cell (PIC) code - has been used to carry out a comparative study of the beam-wave interaction under uniform and tapered magnetic field profiles of a 42 GHz, 200 kW gyrotron. The magnetic field profile across the resonant cavity varies by ±6.5% with a peak value of 1.615 T. The MAGIC simulation shows the desire performance of the gyrotron under both magnetic field conditions with an operating mode TE03 and a pitch factor of 1.26. The analysis of the simulated results show that stability in the power growth was reached more quickly and achieved higher output power in the case of a tapered magnetic field. Le simulateur électromagnétique MAGIC commercialement disponible est un code source de type PIC que nous avons utilisé pour faire une étude comparée de l'interaction faisceau-onde sous champ magnétique uniforme et décroissant d'un gyrotron de 200 kW et 42 GHz. Le profil du champ magnétique dans la cavité résonante varie de ±6.5% avec une valeur pic de 1.615 T. La simulation MAGIC montre la performance désirée du gyrotron sous les deux configurations magnétiques avec un mode TE03 d'utilisation et un coefficient de variation de 1.26. L'analyse des simulations montre que la stabilité de la montée en puissance est atteinte plus rapidement avec un profil de champ magnétique décroissant, qui permet aussi une plus grande puissance de sortie. [ABSTRACT FROM AUTHOR]