[發(fā)明專利]一種用于徑向束行波管的徑向扇形磁聚焦系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510631607.4
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN105206488B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李新義;石先寶;王戰(zhàn)亮;宮玉彬;魏彥玉;段兆云;黃民智
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01J23/087
• 分類號: H01J23/087
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司51230
• 代理人: 楊保剛,趙宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于真空電子器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種磁聚焦系統(tǒng)，尤其涉及一種用于徑向束行波管的徑向扇形磁聚焦系統(tǒng)。

背景技術(shù)

一支典型的行波管由電子槍、聚焦系統(tǒng)、慢波線(慢波結(jié)構(gòu))、輸入輸出裝置和收集極五部分組成。作為行波管的核心部件，慢波線的功能是傳輸高頻電磁行波并使電磁波的相速降低，進而實現(xiàn)電磁波與電子注的互作用，使電子注交出直流能量放大高頻場，它的性能優(yōu)劣直接決定了行波管的工作帶寬、輸出功率和效率等。

電子科技大學(xué)于2012年10月24日就對申請?zhí)枮?01210409251.6發(fā)明專利名稱為“一種徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線”進行過申請，其為一種沿徑向方向的準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu)，采用平面扇形電子注工作，包括扇形金屬屏蔽殼、扇形介質(zhì)底板以及角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶，角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶由單根徑向?qū)?shù)螺旋微帶線上截取角度為θ的一部分弧線，以及將截取弧線相鄰首尾交替連接的金屬帶組成。采用本該徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線的行波管，其工作電壓遠低于常規(guī)的低電壓螺旋線行波管，相對于耦合腔類行波管則具有更大的優(yōu)勢。

申請?zhí)枮?01510271145.X的發(fā)明專利就公開了一種適用于徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線的徑向發(fā)散電子注電子槍，該電子槍包括槍殼，所述槍殼內(nèi)設(shè)置有陰極組件、控制極和陽極，所述陰極組件的陰極頭置于控制極的徑向孔內(nèi)；陰極頭的軸向?qū)挾萮c＝(0.2～2)mm，控制極的徑向孔的軸向?qū)挾萮k＝hc+(0.1～1)mm，控制極的開口臺階的軸向?qū)挾萮k1＝(1～2)mm，陽極的軸向開口的軸向?qū)挾萮a＝(0.1～4)mm，陰極頭靠近陽極一側(cè)的端面與控制極徑向孔靠近陽極一側(cè)的末端的距離dck＝(0～1.5)mm，陰極頭與陽極的距離dca＝(0.5～1.5)mm，陰極頭的陰極發(fā)射面為雙曲面型發(fā)射面，陰極頭的陰極發(fā)射面的曲率半徑rc＝(0.3～10)mm，控制極徑向孔內(nèi)角向左右兩側(cè)的斜坡凸起的傾角ψ1＝(25～75)°，陽極的徑向孔的傾角ψ2＝(0～45)°；陽極端面的徑向半徑Ra＝(14～17)mm，陰極端面的徑向半徑Rc＝(12～16)mm，控制極端面的徑向半徑Rk1＝(12.5～16.5)mm，控制極開口臺階終端的徑向半徑Rk2＝Rk1-(0.1～1)mm，陰極頭端面的角向角度θc＝(1～180)°，控制極的徑向孔的角向角度θk1＝θc+(0.4～8)°，控制極端面的角向角度θk2＝θk1+(2～4)°，陽極端面的角向角度θa＝θc+(2～6)°。該電子槍與采用了平面扇形電子束工作的徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線之間能夠很好地進行同步。

電子槍和磁聚焦系統(tǒng)構(gòu)成行波管的電子光學(xué)系統(tǒng)，電子槍提供注波互作用所需的具有特定直流功率的電子注，磁聚焦系統(tǒng)則約束電子注在特定的通道和距離內(nèi)克服空間電荷力而保持一定的形狀，進而為電子注與微波進行注波互作用提供前提條件，磁聚焦系統(tǒng)的聚焦效果的好壞將直接影響行波管的性能。現(xiàn)有技術(shù)中，應(yīng)用于電子光學(xué)系統(tǒng)的磁聚焦系統(tǒng)一般會采用軸對稱的螺線管磁場、周期永磁或永磁聚焦系統(tǒng)，周期永磁聚焦系統(tǒng)一般采用圓環(huán)形的磁塊和極靴交錯排列，磁塊和極靴等，磁塊沿電子注傳輸方向充磁，任意相臨磁塊充磁方向相反，從而使得極靴磁性方向為沿結(jié)構(gòu)半徑方向，并且也是任意相鄰兩塊磁性方向相反，即沿半徑向外或沿半徑向中心方向。現(xiàn)有技術(shù)中，磁塊和極靴的橫截面的形狀也是各種各樣，磁塊的橫截面有方形或矩形的，極靴的橫截面的形狀有T型的，但是無論橫截面為什么形狀的磁塊和極靴，該磁塊和極靴的兩端面均是平面。如前所述，磁場充磁的方向沿電子注傳輸?shù)姆较颍趶较蚴娮庸鈱W(xué)系統(tǒng)中，電子注的傳輸方向是沿圓柱坐標(biāo)系的半徑方向，因此，磁場充磁的方向也應(yīng)是半徑方向，以往的磁聚焦系統(tǒng)的充磁方向為圓柱坐標(biāo)系的軸向，以滿足鉛筆形電子注或矩形帶狀電子注，不能滿足徑向扇形帶狀電子注的聚焦需求。

電子在磁場中所受到洛倫茲力為：其大小為其中θ為電子的運行方向與磁場方向的夾角，可以看出，當(dāng)θ＝0時，即電子運動方向與磁場方向平行時，洛倫茲力為0；當(dāng)電子運動方向與磁場方向的夾角θ≠0時，將會在電子運動方向與磁場方向構(gòu)成的平面的法向產(chǎn)生一個大小為的洛倫茲力，因為洛倫茲力的方向與電子運動方向垂直，所以僅改變其運動方向，不改變運動速度。當(dāng)θ比較小時，電子的運動軌跡為一個回旋半徑很小的螺旋線，在宏觀電子注上，起到了對電子注的聚焦作用。但是，當(dāng)使用常規(guī)磁聚焦系統(tǒng)對徑向扇形帶狀電子注進行聚焦時，θ較大，電子運行方向的改變將使電子注迅速分散并轟擊在慢波線及電子注通道上，嚴重影響聚焦效果。

發(fā)明內(nèi)容