[發(fā)明專利]一種基于單諧振腔的束團長度測量裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710398527.8
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107218880B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設計）人: 羅箐;王岍;孫葆根
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;付久春

1.一種基于單諧振腔的束團長度測量裝置，其特征在于，包括：

矩形雙模諧振腔，設在束流管道上，該矩形雙模諧振腔的腔體內與束流管道連通，能同時產生TM_n10模式和TM_1n0模式的諧振信號，其中n為奇數；

兩個同軸探針，插設在所述矩形雙模諧振腔上，能將該矩形雙模諧振腔內不同頻率的電磁場信號互不干擾地耦合輸出；

調節(jié)式金屬微擾體，插設在所述矩形雙模諧振腔上，能微調該矩形雙模諧振腔的諧振頻率。

2.根據權利要求1所述的一種基于單諧振腔的束團長度測量裝置，其特征在于，所述矩形雙模諧振腔，能同時產生的主要諧振信號是TM₃₁₀模式和TM₁₃₀模式的諧振信號。

3.根據權利要求2所述的一種基于單諧振腔的束團長度測量裝置，其特征在于，所述矩形雙模諧振腔的尺寸與諧振于2.856GHz的TM₃₁₀模式的諧振頻率和諧振于7.616GHz的TM₁₃₀模式的諧振頻率相匹配；

所述調節(jié)式金屬微擾體在所述矩形雙模諧振腔的插入深度L與諧振于2.856GHz的TM₃₁₀模式的諧振頻率和諧振于7.616GHz的TM₁₃₀模式的諧振頻率相匹配。

4.根據權利要求3所述的一種基于單諧振腔的束團長度測量裝置，其特征在于，所述矩形雙模諧振腔的尺寸為：

諧振腔的長度a為341.80mm；

諧振腔的寬度b為58.68mm；

諧振腔的厚度c為23.00mm；

所述調節(jié)式金屬微擾體在所述矩形雙模諧振腔的插入深度L為6.53mm。

5.根據權利要求1所述的一種基于單諧振腔的束團長度測量裝置，其特征在于，所述兩個同軸探針分布設置在所述矩形雙模諧振腔的正面上，分別與所述矩形雙模諧振腔內連通；

以束流通過所述矩形雙模諧振腔的方向為+z方向，建立直角坐標系x，y，z，定義所述矩形雙模諧振腔的長邊長為a，寬邊長為b，厚度為c；

所述兩個同軸探針中的第一同軸探針位于所述矩形雙模諧振腔的正面上的A點處，A點在所述矩形雙模諧振腔的正面上的坐標為：x＝a/2，y＝2b/3；

所述兩個同軸探針中的第二同軸探針位于所述矩形雙模諧振腔的正面上的B點處，B點在所述矩形雙模諧振腔的正面上的坐標為：x＝2a/3，y＝b/2。

6.根據權利要求1至5任一項所述的一種基于單諧振腔的束團長度測量裝置，其特征在于，所述調節(jié)式金屬微擾體為兩個直徑為1mm的伸縮式圓柱形金屬螺釘，均設在所述矩形雙模諧振腔未設置同軸探針的背面，兩個金屬螺釘的一端分別插入到所述矩形雙模諧振腔內部，能改變兩個金屬螺釘插入該矩形雙模諧振腔內的深度來微調該矩形雙模諧振腔的諧振頻率；

以束流通過所述矩形雙模諧振腔的方向為+z方向，建立直角坐標系x，y，z，定義所述矩形雙模諧振腔的長邊長為a，寬邊長為b，厚度為c；

所述調節(jié)式金屬微擾體中的第一金屬螺釘設在所述矩形雙模諧振腔背面的C點處，C點在所述矩形雙模諧振腔背面上的坐標為：x＝a/2，y＝b/3；

所述調節(jié)式金屬微擾體中的第二金屬螺釘設在所述矩形雙模諧振腔背面的D點處，D點在所述矩形雙模諧振腔背面上的坐標為：x＝a/2，y＝2b/3；

所述調節(jié)式金屬微擾體中的第一金屬螺釘位置與第二金屬螺釘的位置相對于所述矩形雙模諧振腔背面連接的束流管道對稱。

7.根據權利要求1至5任一項所述的一種基于單諧振腔的束團長度測量裝置，其特征在于，所述兩個同軸探針的輸出端分別設有連接同軸電纜的SMA接口。

8.一種基于單諧振腔的束團長度測量方法，其特征在于，采用權利要求1至7任一項所述的基于單諧振腔的束團長度測量裝置，包括以下步驟：

使帶電粒子經過所述測量裝置的束流管道，在所述矩形雙模諧振腔內激發(fā)出TM₃₁₀模式和TM₁₃₀模式兩種諧振模式，兩種諧模式包含束團長度和束流流強信息；

調整調節(jié)式金屬微擾體的插入所述矩形雙模諧振腔內的深度，使兩種諧振模式都處于最佳的諧振狀態(tài)，兩種諧振模式的電磁場信號均達到最強，對兩種諧振模式的兩個信號分別經所述兩個同軸探針互不干擾地耦合輸出；

測得所述兩個同軸探針輸出的兩個信號功率，將兩個信號功率分別帶入兩種諧振模式各自對應的功率表達式，聯立兩個功率方程求解即得到測量的束流流強和束團長度。