电子束发生原理
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电子束辐射
电子束辐射
电子束辐射是指利用加速器产生的高能电子束对物质进行辐射处理或与物质相互作用的现象。
电子束辐射具有高能量、高穿透性和高灵活性的特点，广泛应用于材料表面处理、半导体制造、医疗、食品消毒等领域。
电子束辐射的原理是通过电子加速器加速电子，使其具有高能量，然后将电子束直接或间接照射到目标物质上。
电子束辐照可以产生各种物理、化学和生物效应，如电离、激发、断键、交联、辐射缺陷等。
这些效应可以用于材料改性、杀菌消毒、材料分析等应用。
电子束辐照的优势包括能量调控和剂量可控性强、处理速度快、无污染、不产生放射性废物等。
然而，电子束辐照也存在一些问题，如设备投资和运行成本高、辐射安全性等。
因此，在应用电子束辐照时需要充分考虑其成本和安全等因素。
总之，电子束辐射是一种重要的辐射技术，具有广泛的应用前景和潜力。
随着科技的不断发展，电子束辐照技术将进一步完善和推广应用。
实验十三 电子束线的电偏转与磁偏转
实验十三电子束线的电偏转与磁偏转一、实验目的1.了解电子束线的产生、调节和偏转原理。
3.了解磁场对电子运动的影响。
二、实验原理电子束线是一束加速的电子流，是通过电子枪中的热阴极发射大量的电子，通过电子加速管的阳极电压加速，并通过管中一些特定的结构，如聚焦器，透镜，偏转板等来调节。
在热阴极上施加较高电压，热阴极表面极易发射电子，使电子从热阴极射出，在加速管中通过阳极电压加速。
加速度与阳极电压成正比，电流与电子流密度成正比。
2.电子束线的电偏转电偏转是指通过电场对电子束线中的电子进行偏转。
当电子束通过一个带电和平板时，电子束中的电子会受到力的作用，在水平方向受到电场力F=E×q，其中 E 为电场强度，q 为电子所带电荷量。
力的方向始终垂直于电子运动的方向，所以电子束线将被打向与电场垂直的方向。
三、实验器材与装置万用电表、电子学实验箱、电子束线管、CRO 示波器等。
四、实验步骤1.检查实验仪器和所需的全部元器件，按照电路接线图连接好实验电路，并保证电子枪稳定工作。
2.将电子束管放在实验台上，调节相应的管电压并调整其成一个垂直的红色线，以便后续实验调整方便。
3.接通电路电源，在电子束线管中加入直流电压，使电子流从阳极发射管流经偏转器以及磁偏转器，最后击中荧光屏上。
4.打开示波器，调整亮度，聚焦和辉度，直到荧光屏上显示出一个明亮的光点。
5.调整偏转电压和磁场的大小，使电子流在荧光屏上绘制出一个稳定的图形，记录下相应偏转电压和磁场强度。
6.通过更改偏转器的输出信号并记录不同输入电压下电子束的偏转量，记录实验数据并计算出电偏转的比率。
7.更改磁偏转器的输入电流并记录荧光屏上的偏转量，计算出该磁场的磁感应强度。
五、实验注意事项1.注意安全，使用仪器前应检查仪器是否运行正常。
2.要经常检查电子束线管的压力，确保其正常工作。
3.调节偏转电压和磁场强度时，一定要谨慎，防止电子束过大而烧毁设备。
4.记录每次实验的数据，做好实验报告。
电子束
【释义】：又称电子注。在真空汇集成束。可采用静电场聚焦,磁场聚焦等方法。电子显微镜和电视机就是利 用电子束形成影像的。
原理
电子在电场中会受力而得到加速、提高能量，产生电子束。
电子束焊原理一台电子加速器，注入的电子能量为20GeV（1GeV=109 eV，也就是10亿电子伏特），相应的 电子速度为0.倍光速。电子经加速器加速后，能量可达到100GeV，电子速度达到0.7倍的光速。这说明，电子在 这台加速器里速度几乎没有增加，而能量增加了4倍。
电子束
物理学名词
01 简介
03 区别 05 影响
目录
02 原理 04 应用
电子经过汇集成束。具有高能量密度。它是利用电子枪中阴极所产生的电子在阴阳极间的高压（25-300kV） 加速电场作用下被加速至很高的速度（0.3-0.7倍光速），经透镜会聚作用后，形成密集的高速电子流。
简介
【词语】：电子束
其实，加速器离人们的生活并不远。现代生活中已经普及的电视、计算机显示器所用的显像管就是一台小小 的电子加速器。
显像管有玻璃密封外壳，内部抽成真空。由一端的电子枪产生的电子束（强度受影像讯号控制）经过聚焦线 圈聚焦后在高压电极的作用下加速向前运动。与此同时，电子束在偏转电极的作用下，自上而下作水平方向的扫 描。这样，在显像管另一端的荧光屏上就形成了明暗程度不同的亮点。
粒子加速器的结构可以与显像管类比。显像管中的电子枪对应于加速器的电子枪或离子源，显像管中加速电 子用的高压电极对应于加速器中的高压加速电极及加速腔。显像管中控制电子运动的电偏转板与聚焦电子的聚焦 线圈，对应于加速器中控制粒子运动轨道和聚焦粒子束流的多种电磁部件，如导向磁铁、聚焦磁铁、多极校正磁 铁等。对粒子加速器的粒子运行管道来说，为了减少粒子在运动中与残余气体碰撞而造成粒子的丢失和束流性能 变坏，所要求的真空度比显像管要高数千到数万倍。
原理
电子在电场中会受力而得到加速、提高能量，产生电子束。
电子束焊原理一台电子加速器，注入的电子能量为20GeV（1GeV=109 eV，也就是10亿电子伏特），相应的 电子速度为0.倍光速。电子经加速器加速后，能量可达到100GeV，电子速度达到0.7倍的光速。这说明，电子在 这台加速器里速度几乎没有增加，而能量增加了4倍。
电子束
物理学名词
01 简介
03 区别 05 影响
目录
02 原理 04 应用
电子经过汇集成束。具有高能量密度。它是利用电子枪中阴极所产生的电子在阴阳极间的高压（25-300kV） 加速电场作用下被加速至很高的速度（0.3-0.7倍光速），经透镜会聚作用后，形成密集的高速电子流。
简介
【词语】：电子束
其实，加速器离人们的生活并不远。现代生活中已经普及的电视、计算机显示器所用的显像管就是一台小小 的电子加速器。
显像管有玻璃密封外壳，内部抽成真空。由一端的电子枪产生的电子束（强度受影像讯号控制）经过聚焦线 圈聚焦后在高压电极的作用下加速向前运动。与此同时，电子束在偏转电极的作用下，自上而下作水平方向的扫 描。这样，在显像管另一端的荧光屏上就形成了明暗程度不同的亮点。
粒子加速器的结构可以与显像管类比。显像管中的电子枪对应于加速器的电子枪或离子源，显像管中加速电 子用的高压电极对应于加速器中的高压加速电极及加速腔。显像管中控制电子运动的电偏转板与聚焦电子的聚焦 线圈，对应于加速器中控制粒子运动轨道和聚焦粒子束流的多种电磁部件，如导向磁铁、聚焦磁铁、多极校正磁 铁等。对粒子加速器的粒子运行管道来说，为了减少粒子在运动中与残余气体碰撞而造成粒子的丢失和束流性能 变坏，所要求的真空度比显像管要高数千到数万倍。
电子束实验报告
电子束实验报告一、引言电子束是一种高速运动的电子流，具有微小的焦点尺寸和高聚焦能力。
它在科学研究和工业应用中具有广泛的应用，特别是在材料科学、电子学和生物学领域。
本报告旨在介绍电子束实验的原理、实验装置和实验结果，并讨论其应用前景。
二、实验原理电子束实验基于电子的波粒二象性。
根据德布罗意波动方程，电子的波长与其动量成反比。
通过加速电子并使其通过细小孔径的光阑，可以使电子束发生衍射现象。
根据衍射图样，可以反推出电子束的非常小的尺寸。
三、实验装置电子束实验通常需要复杂的实验装置，其中包括电子加速器、光阑、椭圆偏转电磁镜等。
电子加速器用于将电子加速到高速，以产生足够的动能。
光阑是实验中的关键部分，它决定了电子束的聚焦能力。
椭圆偏转电磁镜则用于控制和调节电子束的方向。
四、实验步骤1. 准备实验装置：确保电子加速器和其他装置工作正常，并调整光阑的尺寸。
2. 定义实验目标：根据需要，可以调整电子束的尺寸和聚焦程度。
3. 收集数据：通过观察电子束在衍射图样上的分布，收集实验数据。
4. 数据处理：利用衍射图样数据，计算电子束的尺寸和聚焦度。
5. 分析结果：根据实验结果，评估电子束的性能和应用潜力。
五、实验结果与讨论通过电子束实验，我们得到了一组数据，包括电子束的尺寸和聚焦度。
根据实验结果，我们可以看到电子束在衍射图样上呈现出高度聚焦的特点。
电子束的尺寸通常在微米级别，远远小于光学显微镜的分辨率。
电子束的聚焦度对于实际应用非常重要。
高度聚焦的电子束可以被用于纳米加工、电子显微镜和材料分析等领域。
例如，在电子显微镜中，使用电子束替代光束可以获得更高的分辨率和更清晰的图像。
在材料分析中，电子束可以用来观察材料的晶体结构和表面形貌。
然而，电子束实验也面临一些挑战。
电子束的制备和操控需要高度复杂的装置和技术，成本较高。
同时，由于电子的波粒二象性，电子束的衍射图样受到多种因素的影响，如电子的散射和干涉效应。
因此，进一步研究和改进仍然是必要的。
电子束曝光工作原理
电子束曝光工作原理电子束曝光技术是一种在电子器件制造和半导体工业中广泛应用的曝光技术。
它利用电子束对物质进行精确曝光，用于制作微型电子元件，如集成电路芯片。
本文将详细介绍电子束曝光的工作原理和应用。
一、电子束曝光的概述电子束曝光是一种非接触式的曝光技术，相比于传统的光刻技术，具有更高的分辨率和更好的制作精度。
其原理基于电子束的物质相互作用和聚焦控制。
二、电子束的发射与聚焦电子束曝光系统中的电子束由电子枪发射产生。
电子枪利用热电子发射原理，通过加热阴极将电子释放出来。
通过施加电场，将发射出的电子加速，形成高速电子束。
为了实现曝光的精度和分辨率，电子束需要进行聚焦。
聚焦系统通常由一组电磁透镜组成，通过对电子束施加不同的磁场来实现对电子束的聚焦控制。
聚焦系统的设计和优化，是实现高分辨率和高精度曝光的关键。
三、电子束控制系统为了实现高精度的曝光，电子束曝光系统需要配备一套精密的电子束控制系统。
该系统通常由计算机和控制软件组成，用来控制电子束的位置、运动速度、加速电压等参数。
电子束控制系统通过电磁偏转来控制电子束的位置和路径。
通常采用的方式是，通过施加电磁场对电子束进行转向和偏转，使得电子束按照预定的轨迹进行运动。
四、电子束与物质的相互作用电子束在物质中的相互作用是电子束曝光的核心原理。
当电子束照射到物质表面时，会产生电子-物质相互作用，其中包括电子散射、电子损失、电子激发等过程。
电子束曝光系统通常会采用正交扫描方式，即电子束从一个方向扫描到另一个方向，通过对待曝光的物质进行扫描，实现对物质的精确曝光。
五、电子束曝光的应用电子束曝光技术在半导体工业和集成电路制造中有着广泛的应用。
它可以用于制作微型电子元件、微电子器件等。
相对于传统的光刻技术，电子束曝光具有更高的分辨率和更好的制作精度，可以满足现代电子器件对于微小尺寸和高精度的要求。
此外，电子束曝光技术还可以应用于光刻模板的制造、纳米制造领域等。
随着科技的不断进步，电子束曝光技术在微纳加工领域的应用前景将更加广阔。
物理学中的电子束技术与应用
物理学中的电子束技术与应用在现代科学中，电子束技术是一种非常重要的技术，尤其是在物理学领域。
这项技术利用高能电子对物质进行加工和分析，可应用于多方面领域，例如电子显微镜、电子加速器、半导体等等。
一、电子束的基本原理电子束技术的基本原理是将电子加速到高速度，然后通过透镜将这些电子聚焦到非常小的位置上，使它们能够穿透固体或物质表面进行加工和分析。
在电子束技术中，高速运动的电子具有波粒二象性，可以被看作是一种电磁波，而不是一种粒子。
二、电子束技术的应用1. 电子显微镜电子束技术在电子显微镜中得到广泛应用。
电子显微镜是一种非常强大的仪器，可用于对高分子材料、半导体等材料进行分析。
电子束技术在电子显微镜中的主要应用是通过电子束在样品上扫描，产生高分辨率的电子图像。
2. 电子加速器电子束技术在电子加速器领域也被广泛应用。
一般来说，电子加速器可以分为线性加速器和环形加速器两种。
在这些加速器中，电子束技术用于将电子的能量提高到足以进行加工和研究的高水平。
3. 半导体生产在半导体生产领域中，电子束技术可以用于通过电子束雕刻来制造微电子器件。
这项技术通常被称为电子束光刻。
电子束光刻可以制造非常小的器件，例如计算机芯片和存储器。
4. 电子束焊接电子束技术也可以用于电子束焊接领域。
这种焊接方法可以用于连接非常小的零件，例如精细电路板或高精度零件。
三、电子束技术的优点1. 高精度电子束技术能够以非常高的精度进行加工和分析，能够刻画出非常小的特征。
2. 无污染电子束技术是一种无污染的技术，它不需要使用任何化学品或其他污染物。
3. 高效率电子束技术能够快速地进行加工和分析，能够在较短的时间内完成大量工作。
四、电子束技术的局限性1. 高成本电子束技术的设备成本通常非常高，这使得它只能应用于一些特殊的领域。
2. 高复杂度电子束技术的应用需要相应的专业知识和技能，对操作人员的要求非常高。
3. 不能加工厚物质电子束技术不能加工太厚的物质，这是由于电子束的穿透能力和束流密度的原因。
电子束发生原理
束流强度达几十万以至上百万安培的束流。
它比通常加速器的束流密度高几万倍以至几十万倍。
20世纪60年代初期,由于模拟核爆炸条件下γ射线辐照效应和X 射线照相的需要，强流脉冲电子束加速器得到了迅速发展，70年代后，由于粒子束惯性约束聚变、电子束抽运气体激光器、电子束产生高功率微波等研究工作的要求，研制了低电压大电流的电子束加速器，并在这些技术的基础上获得了强流脉冲离子束。
1984年已能产生1MeV、1MA的轻离子束，强流脉冲电子束也达到了如下的技术水平：电子能量0.3MeV～12MeV电子束流10kA～5MA脉冲宽度10ns～100ns总束能1kJ～5MJ功率1011W～3×1013W这些束流之特点是束流能量大、功率高、电流大、时间宽度窄。
这种基于物理学和电工学相结合的高功率脉冲技术是一门新的前沿科学技术，近年来发展极为迅速，已成为研究高温高压等离子体物理的重要工具，它在经济和军事应用方面有着广阔的前景。
强流脉冲电子束的产生强流脉冲电子束加速器主要由三个部分组成，即冲击电压发生器、脉冲成形线与脉冲传输线和场致发射二极管。
从冲击电压发生器输出的微秒级上升时间的高压脉冲经脉冲成形线成形为几十纳（10-9)秒上升时间的高压脉冲，并由传输线输运至场致发射二极管，二极管起着将电磁能转变为电子束的能量的作用。
冲击电压发生器见脉冲倍压发生器之图2。
冲击电压发生器的工作原理是对电容器组并联充电串联放电，获得脉冲高压输出，减小冲击电压发生器电感，可缩短输出高压脉冲的上升时间。
电容器的排列有Z型、S型和混合型等，采取正、负充电线路，可使火花球隙数目减少一倍。
LC反转冲击电压发生器的电感小，输出脉冲上升时间短，但当所有球隙不能在同一时间内击穿时，过电压会把电容器击穿。
脉冲成形线和脉冲传输线如图1所示。
冲击电压发生器输出的电压脉冲，对脉冲成形线充电，当电压充至一定值时主开关接通，成形线中开始了波过程,经过时间在成形线末端产生时间宽度为的高压脉冲加在场致发射二极管上。
电子束原理
电子束原理电子束原理是指通过对电子束的控制和调节，实现对物质进行加工、成型、焊接等工艺过程的一种原理。
电子束加工技术是一种高能束流加工技术，其原理是利用电子束对工件进行加热、熔化和冷却，从而实现对工件的加工和成型。
电子束加工技术是一种高效、精密的加工方法，具有加工速度快、加工精度高、加工质量好等优点。
电子束原理的核心是通过对电子束的控制和调节，实现对工件的加热和熔化，从而实现对工件的加工和成型。
电子束加工技术广泛应用于航空航天、汽车制造、电子器件等领域，对提高产品质量、降低生产成本具有重要意义。
电子束原理的实现主要依靠电子束发射器、聚焦系统、偏转系统和工件移动系统等关键设备。
电子束发射器是产生电子束的源头，其性能直接影响着电子束加工的效果。
聚焦系统用于将发射器发出的电子束聚焦到极小的区域，从而实现对工件的局部加热和熔化。
偏转系统用于控制电子束的方向和位置，确保电子束能够准确地照射到工件的需要加工部位。
工件移动系统用于控制工件在加工过程中的移动，从而实现对工件的整体加工和成型。
电子束原理的关键在于对电子束的控制和调节。
通过对电子束的能量、密度、速度等参数进行精确的控制和调节，可以实现对工件的加热、熔化和冷却，从而实现对工件的加工和成型。
在实际应用中，需要根据不同的工件材料和加工要求，对电子束的参数进行合理的选择和调节，以实现最佳的加工效果。
总的来说，电子束原理是一种高效、精密的加工方法，具有广泛的应用前景和重要的经济意义。
通过对电子束的控制和调节，可以实现对工件的高效加工和成型，为现代制造业的发展提供了重要的技术支持。
随着科学技术的不断发展和进步，相信电子束加工技术将会有更广泛的应用和更好的发展。
电子束激发原理
电子束激发原理电子束激发是一种利用电子束进行材料加工和表面改性的技术。
它通过加速和聚焦电子束，使其能量集中在一小区域内，从而在材料表面引起化学或物理反应。
在本文中，我们将详细探讨电子束激发的原理及其在材料科学领域的应用。
一、电子束激发的原理电子束激发利用了电子的高速运动和小质量的特性。
当电子束被加速后，它们具有高能量和高速度。
这使得电子束能够穿透材料，并与其内部原子和分子发生相互作用。
在电子束激发过程中，电子束首先通过电子枪产生。
电子枪通常由一个热阴极和一个聚焦系统组成。
热阴极通过热激发电子释放出电子束。
聚焦系统用于控制和调节电子束的直径和发散度。
当电子束进入材料后，它们与材料内部的原子和分子相互作用。
主要的相互作用过程包括碰撞电离、电子激发和电子能量的转移等。
这些相互作用会导致材料内部的原子重新排列和化学键的断裂，从而引起材料的改变。
二、电子束激发的应用1. 材料加工电子束激发可用于材料加工，如表面合金化、纳米材料的制备和薄膜的沉积等。
通过控制电子束的能量和聚焦度，可以使电子束在材料表面产生高温和高能量的区域，从而实现对材料的局部改性。
2. 表面改性电子束激发还可以用于表面改性，如改善材料的耐磨性、耐腐蚀性和附着性等。
电子束可在材料表面形成一层致密的氧化物或氮化物膜，从而增加材料的硬度和耐磨性。
3. 生物医学应用电子束激发在生物医学领域也有广泛的应用。
例如，它可以用于制备生物材料，如人工关节和人工血管等。
此外，电子束激发还可以用于杀灭细菌和病毒，消毒医疗器械和食品等。
4. 光电子学电子束激发在光电子学领域也有重要的应用。
例如，电子束可以用于制备纳米光子晶体和微纳米结构，从而实现光学器件的微纳加工。
此外，电子束还可以用于制备光电子器件，如光电二极管和光纤通信器件等。
结论电子束激发是一种重要的材料加工和表面改性技术。
它利用电子束与材料相互作用的特性，实现对材料的局部改造。
电子束激发在材料科学、生物医学和光电子学等领域都有广泛的应用前景。
磁控管工作原理
磁控管工作原理
磁控管（Magnetron）是一种常用于微波加热和雷达应用的真空电子设备。
它
利用磁场和电场的相互作用来产生和放大微波信号。
磁控管的工作原理涉及到电子束的产生、聚焦和调制。
1. 电子束的产生：
磁控管中的电子束是通过阴极和阳极之间的电场产生的。
当电子从阴极发射出
来后，受到阳极的吸引，形成一个电子束。
阴极通常是由钨丝制成，通过加热钨丝使其发射电子。
2. 电子束的聚焦：
为了将电子束聚焦到一个小的区域内，磁控管中使用了一个磁场。
这个磁场是
通过在阳极附近放置一个环形磁铁来产生的。
磁场的作用是使电子束发生螺旋运动，从而将其聚焦到阳极的小区域内。
3. 电子束的调制：
为了调制微波信号，磁控管中引入了一个调制极。
调制极是一个与阳极相连的
金属环，它的作用是改变电子束的轨迹，从而改变微波信号的强度。
当调制极的电压发生变化时，电子束的轨迹也会随之改变，从而调制微波信号。
总结：
磁控管的工作原理可以概括为：通过阴极发射电子，经过阳极的吸引形成电子束，通过磁场的作用将电子束聚焦到一个小的区域内，并通过调制极改变电子束的轨迹来调制微波信号。
磁控管在微波加热和雷达应用中具有广泛的应用，其工作原理的理解对于理解其工作性能和优化设计至关重要。
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进一步考虑阴极和阳极表面上存在的等离子体对箍缩所起的作用，建立了聚焦流模型，按照该模型聚焦束流为
强流离子束的产生在双极性流的情况下，质子流和电子流密度满足方程
式中x是阴阳极之间距离，V是阴阳极间隙上的电压，εo是空气介电常数，e是电子电荷,mp是质子质量。电子流密度约为质子流密度的43倍，强流离子二极管的工作原理是利用电场或磁场抑制电子到达阳极，使二极管的能量大部分为离子所带走，现有的离子二极管有三种类型：
束流强度达几十万以至上百万安培的束流。它比通常加速器的束流密度高几万倍以至几十万倍。20世纪60年代初期,由于模拟核爆炸条件下γ射线辐照效应和X射线照相的需要，强流脉冲电子束加速器得到了迅速发展，70年代后，由于粒子束惯性约束聚变、电子束抽运气体激光器、电子束产生高功率微波等研究工作的要求，研制了低电压大电流的电子束加速器，并在这些技术的基础上获得了强流脉冲离子束。1984年已能产生1MeV、1MA的轻离子束，强流脉冲电子束也达到了如下的技术水平：
电子能量0.3MeV～12MeV
电子束流10kA～5MA
脉冲宽度10ns～100ns
总束能1kJ～
功率1011W～3×1013W
这些束流之特点是束流能量大、功率高、电流大、时间宽度窄。这种基于物理学和电工学相结合的高功率脉冲技术是一门新的前沿科学技术，近年来发展极为迅速，已成为研究高温高压等离子体物理的重要工具，它在经济和军事应用方面有着广阔的前景。
LC反转冲击电压发生器的电感小，输出脉冲上升时间短，但当所有球隙不能在同一时间内击穿时，过电压会把电容器击穿。
脉冲成形线和脉冲传输线如图1所示。冲击电压发生器输出的电压脉冲，对脉冲成形线充电，当电压充至一定值时主开关接通，成形线中开始了波过程,经过时间在成形线末端产生时间宽度为的高压脉冲加在场致发射二极管上。L为成形线长度,с为光速,ε为成形线介质的介电常数，也可以通过变阻抗传输线加到二极管上，以达到升压或降压的目的。脉冲成形线和脉冲传输线中充以去离子水或变压器油，对于亚微秒充电时间的高压脉冲，水是很好的绝缘介质，水的储能密度大、价廉，发生电击穿后能很快恢复不留痕迹。可根据T.H.马丁的经验公式来考虑脉冲成形线和脉冲传输线的绝缘要求。
当二极管中电流超过了临界电流值时，电子轨迹开始箍缩，这时电子的拉莫尔半径等于电子束半径的一半，并等于阴阳极之间的间距。
在高v/ γ值的二极管中，当达到临界电流值时，束流开始箍缩，实验观察到箍缩主要在脉冲的后一段时间内形成，并以(1～5)×106m/s的径向崩塌速度进行，它比等离子体膨胀速率大一个半到二个数量级，这是由于阳极等离子体中的正离子向阴极运动，改变了空间电荷分布，增大了二极管电流，从而使箍缩进一步发展。
离子束聚变较之电子束聚变有显著的优越性，射程短，不预热靶心的燃料，后向反射小等，因此点火功率的要求比电子束聚变可降低5～10倍。70年代中期离子束聚变发展成为粒子束聚变的主要方向，目前在美国桑迪亚国家实验室正在建造大型轻离子加速器PBFA-Ⅱ,从事该方面研究工作。
强流电子束二极管阴极表面细微的针尖状结构，使场强增大约100倍，趋于108V/cm，由此引起的电流的增强造成阴极上微小尖端的蒸发，蒸发物的电离形成阴极等离子体，并从中发射电流，阴极等离子体的前沿以1～4×104m/s的速度向阳极运动，随着束流的增强，在阳极上吸附的气体释放出来并被电离，形成阳极等离子体，它以约1×104m/s的速度向阴极运动。
强流脉冲电子束的产生强流脉冲电子束加速器主要由三个部分组成，即冲击电压发生器、脉冲成形线与脉冲传输线和场致发射二极管。从冲击电压发生器输出的微秒级上升时间的高压脉冲经脉冲成形线成形为几十纳（10-9)秒上升时间的高压脉冲，并由传输线输运至场致发射二极管，二极管起着将电磁能转变为电子束的能量的作用。
冲击电压发生器见脉冲倍压发生器之图2。冲击电压发生器的工作原理是对电容器组并联充电串联放电，获得脉冲高压输出，减小冲击电压发生器电感，可缩短输出高压脉冲的上升时间。电容器的排列有Z型、S型和混合型等，采取正、负充电线路，可使火花球隙数目减少一倍。
磁绝缘二极管的优点是在每次放电中阳极不会被损坏，约75％的二极管能量可以为离子带走，在美国桑迪亚国家实验室Proto-I加速器上获得能量为0.8～1.4MeV，电流为360kA的质子束。
自箍缩型二极管如图4所示。阴极是大纵横比的圆环，阳极为一平板，从阴极发出的电子呈圆环的形状，电子轰击在阳极上形成阳极等离子体，它以约10%m/s的速度向阴极运动，走在前头的离子流使电子的空间电荷中性化，因而促使电子流增长，当电子流超过了临界电流时箍缩开始，在电子束每一次箍缩的过程中，有更多的等离子体从阳极放出，离子从等离子体中发出向阴极运动，电子束继续箍缩，从阴极圆环到二极管轴，走了一条弯曲而长的路程，而离子从阳极至阴极却走了一条比较直的路程，离子流和电子流之比为
箍缩发生后，二极管阻抗大致和"顺位流模型"的计算值相符。箍缩的结果使电子向二极管的轴线方向移动。由于空间电荷的堆积，造成阴极中心部分轴向电场的减小，从而降低了阴极中心区域的电子发射，过剩的空间电荷使得等位面分布接近锥形。电子沿锥形等位面运动。等位面的法线方向和磁场方向垂直。因而向外的电场力和向内的自磁场力方向相反。空间电荷堆积一直继续到作用在电子上的净力为零。于是从阴极边界处发出的电子沿等位面作净力为零的运动。按顺位流模型可得
描述二极管中电子束流特性的一个重要物理量是v/ γ值，v是单位长度上电子数目乘电子经典半径，，，IA称为阿尔文电流。
低v/γ值二极管阻抗可由蔡尔德－朗缪尔公式描述，平行板二极管阻抗为
式中V以兆伏为单位,R是二极管半径，d是阴阳极间隙距离，以厘米为单位，μ是阴极等离子体运动速度，以厘米／秒为单位，Z以欧姆为单位，K(V)是随着V而增长的函数，对于非相对论性束流K(V)＝136。
式中Zm是离子的电荷,Mp是离子质量，〈Δθ2〉是散射角的均方值,散射角近似反比于二极管电压的二次方,离子流密度和二极管电压的关系可用7/2次方来描述。
磁绝缘二极管如图3所示。外加一个大于临界磁场Bcr的横向磁场,偏转电子，使它不能到达阳极。
式中V是阴阳极之间电压，d是阴阳极间距。将含氢的有机物薄层附在阳极板上，采用表面闪络的技术使有机物层产生电击穿，形成等离子体，并从中发射出质子，质子从阳极向阴极运动的偏转角，Bcr为实际磁场强度，Bcr是达到磁绝缘所必须的最小磁场强度,一般的偏转角为1°～2°。
反射型二极管从阴极射出的电子穿过薄阳极靶后，遇到一个反向电场，使电子减速并回转，重新穿过阳极靶，然后阴阳极之间的电场又将电子拉向阳极。若靶上涂以某种有机物,由于电子来回穿过阳极靶,在靶上产生离子并向阴极运动（图2）。反射型二极管产生离子效率可达50％，实际上不需要第二个阴极，从阳极穿出的电子的堆积，形成虚阴极。离子流密度和电子流密度之比为
强流电子束和离子束的应用强流粒子束已广泛地应用于核爆炸模拟、大型X闪光机照相、强功率微波的产生、强中子源的产生、粒子束惯性约束聚变的研究、抽运高功率的气体激光器（其中以准分子激光器、二氧化碳激光器和化学激光器在最近几年得到迅速发展），现只叙述在粒子束惯性约束聚变方面的应用。
强流粒子束射在球形的靶丸上，靶的结构包括三个部分：①烧蚀层。即靶壳的外层部分，绝大部分的束流能量在该层吸收，形成高温高压的等离子体；②推进层。即靶壳的内层部分，当烧蚀层的高温高压等离子体向外膨胀喷射时，靶壳的内层部分向内作聚心压缩；③燃料。即DT混合物，由于推进层的压缩，将燃料加热和点燃。
粒子束惯性约束聚变研究中最关键的问题是增大在靶面上粒子束流的功率密度和粒子束在靶上的能量沉积，1976年苏联库尔恰托夫研究所Л.И.鲁达科夫等首次用功率约1011瓦的电子束辐照锥形靶,压缩和加热装在锥形导向塞内的氘燃料，产生3×106个聚变中子，1977年美国桑迪亚国家实验室G.约纳斯等也用电子束辐照含氘小球，获得约106个中子。
式中vcr和vp是平均电子和离子的速度。
束流的传输瑞典物理学家H.阿尔文研究宇宙射线时指出，带电高能粒子通过星际空间时的电流极限，星际空间的物质认为是电离的良好导体,其中电场为零,束流粒子的运动主要取决于束流本身所产生的磁场，可传输束流的最大值IA称为阿尔文电流
但由于本底气体的电离，造成空间电荷中性化和本底电离气体中的逆电流中和电流磁场的结果，可传输的束流往往超过阿尔文电流值。
均匀电子束流，在部分空间电荷中性化时，可传输的最大束流，ni是单位时间内单位体积中产生的离子数，nb是单位时间内通过单位面积上的带电粒子数。又由于电子束流上升前沿产生的随时间变化的角向磁场Bcr(t)，而感生的轴向电场Ez(t)，会产生逆向电流Jr(t)＝σEz(t),σ为电离的本底气体的电导率,逆向电流可抵消原束流的磁场,起"磁中和"的作用，这时可传输的最大束流
fm＝Jr/Jb称"磁中和"因子，表示磁场被中和的程度。
同时考虑到"电中和"和"磁中和"时，最大传输束流
电子束在传输中束截面变化的情况，可用径向运动方程表示,，n值的正负决定了束流截面变化的行为。
W.T.林克曾分析在各种不同气压的空气中电子束的传输特性，如下表所示。
离子束通过稀薄气体的漂移管，气体被电离产生的电子可以中和离子的空间电荷。在等离子体密度足够大、电导率足够高的等离子体通道中，可传输高流强的离子束，传输距离达几米时，能量损失很小，用大型电容器组通过细钨丝放电，在气体中形成狭窄的等离子体通道，放电电流的角向磁场可使离子束或电子束箍缩住，全息照相技术观察，发现在均匀稳定的低密度通路外面，是一层温度较低、密度较高的圆筒状气体壳。等离子体通道方法有效地将几十万安培的强流电子束或离子束传输了几米。近来也用激光产生的弱的预电离通道来传输粒子束流。
强流离子束的产生在双极性流的情况下，质子流和电子流密度满足方程
式中x是阴阳极之间距离，V是阴阳极间隙上的电压，εo是空气介电常数，e是电子电荷,mp是质子质量。电子流密度约为质子流密度的43倍，强流离子二极管的工作原理是利用电场或磁场抑制电子到达阳极，使二极管的能量大部分为离子所带走，现有的离子二极管有三种类型：
束流强度达几十万以至上百万安培的束流。它比通常加速器的束流密度高几万倍以至几十万倍。20世纪60年代初期,由于模拟核爆炸条件下γ射线辐照效应和X射线照相的需要，强流脉冲电子束加速器得到了迅速发展，70年代后，由于粒子束惯性约束聚变、电子束抽运气体激光器、电子束产生高功率微波等研究工作的要求，研制了低电压大电流的电子束加速器，并在这些技术的基础上获得了强流脉冲离子束。1984年已能产生1MeV、1MA的轻离子束，强流脉冲电子束也达到了如下的技术水平：
电子能量0.3MeV～12MeV
电子束流10kA～5MA
脉冲宽度10ns～100ns
总束能1kJ～
功率1011W～3×1013W
这些束流之特点是束流能量大、功率高、电流大、时间宽度窄。这种基于物理学和电工学相结合的高功率脉冲技术是一门新的前沿科学技术，近年来发展极为迅速，已成为研究高温高压等离子体物理的重要工具，它在经济和军事应用方面有着广阔的前景。
LC反转冲击电压发生器的电感小，输出脉冲上升时间短，但当所有球隙不能在同一时间内击穿时，过电压会把电容器击穿。
脉冲成形线和脉冲传输线如图1所示。冲击电压发生器输出的电压脉冲，对脉冲成形线充电，当电压充至一定值时主开关接通，成形线中开始了波过程,经过时间在成形线末端产生时间宽度为的高压脉冲加在场致发射二极管上。L为成形线长度,с为光速,ε为成形线介质的介电常数，也可以通过变阻抗传输线加到二极管上，以达到升压或降压的目的。脉冲成形线和脉冲传输线中充以去离子水或变压器油，对于亚微秒充电时间的高压脉冲，水是很好的绝缘介质，水的储能密度大、价廉，发生电击穿后能很快恢复不留痕迹。可根据T.H.马丁的经验公式来考虑脉冲成形线和脉冲传输线的绝缘要求。
当二极管中电流超过了临界电流值时，电子轨迹开始箍缩，这时电子的拉莫尔半径等于电子束半径的一半，并等于阴阳极之间的间距。
在高v/ γ值的二极管中，当达到临界电流值时，束流开始箍缩，实验观察到箍缩主要在脉冲的后一段时间内形成，并以(1～5)×106m/s的径向崩塌速度进行，它比等离子体膨胀速率大一个半到二个数量级，这是由于阳极等离子体中的正离子向阴极运动，改变了空间电荷分布，增大了二极管电流，从而使箍缩进一步发展。
离子束聚变较之电子束聚变有显著的优越性，射程短，不预热靶心的燃料，后向反射小等，因此点火功率的要求比电子束聚变可降低5～10倍。70年代中期离子束聚变发展成为粒子束聚变的主要方向，目前在美国桑迪亚国家实验室正在建造大型轻离子加速器PBFA-Ⅱ,从事该方面研究工作。
强流电子束二极管阴极表面细微的针尖状结构，使场强增大约100倍，趋于108V/cm，由此引起的电流的增强造成阴极上微小尖端的蒸发，蒸发物的电离形成阴极等离子体，并从中发射电流，阴极等离子体的前沿以1～4×104m/s的速度向阳极运动，随着束流的增强，在阳极上吸附的气体释放出来并被电离，形成阳极等离子体，它以约1×104m/s的速度向阴极运动。
强流脉冲电子束的产生强流脉冲电子束加速器主要由三个部分组成，即冲击电压发生器、脉冲成形线与脉冲传输线和场致发射二极管。从冲击电压发生器输出的微秒级上升时间的高压脉冲经脉冲成形线成形为几十纳（10-9)秒上升时间的高压脉冲，并由传输线输运至场致发射二极管，二极管起着将电磁能转变为电子束的能量的作用。
冲击电压发生器见脉冲倍压发生器之图2。冲击电压发生器的工作原理是对电容器组并联充电串联放电，获得脉冲高压输出，减小冲击电压发生器电感，可缩短输出高压脉冲的上升时间。电容器的排列有Z型、S型和混合型等，采取正、负充电线路，可使火花球隙数目减少一倍。
磁绝缘二极管的优点是在每次放电中阳极不会被损坏，约75％的二极管能量可以为离子带走，在美国桑迪亚国家实验室Proto-I加速器上获得能量为0.8～1.4MeV，电流为360kA的质子束。
自箍缩型二极管如图4所示。阴极是大纵横比的圆环，阳极为一平板，从阴极发出的电子呈圆环的形状，电子轰击在阳极上形成阳极等离子体，它以约10%m/s的速度向阴极运动，走在前头的离子流使电子的空间电荷中性化，因而促使电子流增长，当电子流超过了临界电流时箍缩开始，在电子束每一次箍缩的过程中，有更多的等离子体从阳极放出，离子从等离子体中发出向阴极运动，电子束继续箍缩，从阴极圆环到二极管轴，走了一条弯曲而长的路程，而离子从阳极至阴极却走了一条比较直的路程，离子流和电子流之比为
箍缩发生后，二极管阻抗大致和"顺位流模型"的计算值相符。箍缩的结果使电子向二极管的轴线方向移动。由于空间电荷的堆积，造成阴极中心部分轴向电场的减小，从而降低了阴极中心区域的电子发射，过剩的空间电荷使得等位面分布接近锥形。电子沿锥形等位面运动。等位面的法线方向和磁场方向垂直。因而向外的电场力和向内的自磁场力方向相反。空间电荷堆积一直继续到作用在电子上的净力为零。于是从阴极边界处发出的电子沿等位面作净力为零的运动。按顺位流模型可得
描述二极管中电子束流特性的一个重要物理量是v/ γ值，v是单位长度上电子数目乘电子经典半径，，，IA称为阿尔文电流。
低v/γ值二极管阻抗可由蔡尔德－朗缪尔公式描述，平行板二极管阻抗为
式中V以兆伏为单位,R是二极管半径，d是阴阳极间隙距离，以厘米为单位，μ是阴极等离子体运动速度，以厘米／秒为单位，Z以欧姆为单位，K(V)是随着V而增长的函数，对于非相对论性束流K(V)＝136。
式中Zm是离子的电荷,Mp是离子质量，〈Δθ2〉是散射角的均方值,散射角近似反比于二极管电压的二次方,离子流密度和二极管电压的关系可用7/2次方来描述。
磁绝缘二极管如图3所示。外加一个大于临界磁场Bcr的横向磁场,偏转电子，使它不能到达阳极。
式中V是阴阳极之间电压，d是阴阳极间距。将含氢的有机物薄层附在阳极板上，采用表面闪络的技术使有机物层产生电击穿，形成等离子体，并从中发射出质子，质子从阳极向阴极运动的偏转角，Bcr为实际磁场强度，Bcr是达到磁绝缘所必须的最小磁场强度,一般的偏转角为1°～2°。
反射型二极管从阴极射出的电子穿过薄阳极靶后，遇到一个反向电场，使电子减速并回转，重新穿过阳极靶，然后阴阳极之间的电场又将电子拉向阳极。若靶上涂以某种有机物,由于电子来回穿过阳极靶,在靶上产生离子并向阴极运动（图2）。反射型二极管产生离子效率可达50％，实际上不需要第二个阴极，从阳极穿出的电子的堆积，形成虚阴极。离子流密度和电子流密度之比为
强流电子束和离子束的应用强流粒子束已广泛地应用于核爆炸模拟、大型X闪光机照相、强功率微波的产生、强中子源的产生、粒子束惯性约束聚变的研究、抽运高功率的气体激光器（其中以准分子激光器、二氧化碳激光器和化学激光器在最近几年得到迅速发展），现只叙述在粒子束惯性约束聚变方面的应用。
强流粒子束射在球形的靶丸上，靶的结构包括三个部分：①烧蚀层。即靶壳的外层部分，绝大部分的束流能量在该层吸收，形成高温高压的等离子体；②推进层。即靶壳的内层部分，当烧蚀层的高温高压等离子体向外膨胀喷射时，靶壳的内层部分向内作聚心压缩；③燃料。即DT混合物，由于推进层的压缩，将燃料加热和点燃。
粒子束惯性约束聚变研究中最关键的问题是增大在靶面上粒子束流的功率密度和粒子束在靶上的能量沉积，1976年苏联库尔恰托夫研究所Л.И.鲁达科夫等首次用功率约1011瓦的电子束辐照锥形靶,压缩和加热装在锥形导向塞内的氘燃料，产生3×106个聚变中子，1977年美国桑迪亚国家实验室G.约纳斯等也用电子束辐照含氘小球，获得约106个中子。
式中vcr和vp是平均电子和离子的速度。
束流的传输瑞典物理学家H.阿尔文研究宇宙射线时指出，带电高能粒子通过星际空间时的电流极限，星际空间的物质认为是电离的良好导体,其中电场为零,束流粒子的运动主要取决于束流本身所产生的磁场，可传输束流的最大值IA称为阿尔文电流
但由于本底气体的电离，造成空间电荷中性化和本底电离气体中的逆电流中和电流磁场的结果，可传输的束流往往超过阿尔文电流值。
均匀电子束流，在部分空间电荷中性化时，可传输的最大束流，ni是单位时间内单位体积中产生的离子数，nb是单位时间内通过单位面积上的带电粒子数。又由于电子束流上升前沿产生的随时间变化的角向磁场Bcr(t)，而感生的轴向电场Ez(t)，会产生逆向电流Jr(t)＝σEz(t),σ为电离的本底气体的电导率,逆向电流可抵消原束流的磁场,起"磁中和"的作用，这时可传输的最大束流
fm＝Jr/Jb称"磁中和"因子，表示磁场被中和的程度。
同时考虑到"电中和"和"磁中和"时，最大传输束流
电子束在传输中束截面变化的情况，可用径向运动方程表示,，n值的正负决定了束流截面变化的行为。
W.T.林克曾分析在各种不同气压的空气中电子束的传输特性，如下表所示。
离子束通过稀薄气体的漂移管，气体被电离产生的电子可以中和离子的空间电荷。在等离子体密度足够大、电导率足够高的等离子体通道中，可传输高流强的离子束，传输距离达几米时，能量损失很小，用大型电容器组通过细钨丝放电，在气体中形成狭窄的等离子体通道，放电电流的角向磁场可使离子束或电子束箍缩住，全息照相技术观察，发现在均匀稳定的低密度通路外面，是一层温度较低、密度较高的圆筒状气体壳。等离子体通道方法有效地将几十万安培的强流电子束或离子束传输了几米。近来也用激光产生的弱的预电离通道来传输粒子束流。