[發明專利]一種諧振腔軸向電場測量裝置以及測量方法

有效

• 申請號: 201710860884.1
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107589313B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 胡桐寧;魯垚;馮光耀;楊軍;袁雅婷
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01R29/14
• 分類號: G01R29/14
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;李智

本發明公開了一種諧振腔軸向電場測量裝置以及測量方法，該裝置包括機械結構部分和測量控制部分，機械結構部分包括主體框架、滑輪、驅動結構、牽引線以及微擾體，測量控制部分包括激勵模塊、環境監測模塊以及分析模塊，微擾體位于處于豎直狀態的牽引線上，通過滑輪驅動牽引線移動，保證微擾體在被測諧振腔的中心線上移動，通過激勵模塊向被測諧振腔發射激勵信號，并采集微擾體位于不同位置時反饋信號，獲得微擾體位于不同位置時諧振腔的諧振頻率，根據微擾體位于不同位置時諧振腔的諧振頻率和當前環境下諧振腔的諧振頻率獲得當前位置的諧振腔電場強度。本裝置通過保證微擾體運動軌跡與被測諧振腔中心線的同軸度，提高電場強度精確度。

技術領域

本發明屬于電子直線加速器領域，更具體地，涉及一種諧振腔軸向電場測量裝置以及測量方法。

背景技術

電子直線加速器不僅用于高能物理等基礎科學研究，還在民用領域有廣泛的應用。醫學上，目前在世界各國已經有不同能量的醫用直線加速器在運行，對腫瘤進行放射治療。在工業領域，電子直線加速器可用于工業探傷和輻照加工。在農業領域，尤其是在食品的輻照加工以及良種的培育方面，電子直線加速器得到了廣泛的應用。

諧振腔體是直線加速器中的關鍵部分，微波功率饋入后在諧振腔體內部激發電場，進而加速電子。因此在安裝諧振腔體前，對諧振腔體的諧振頻率的測量，及測量其軸向電場曲線與諧振頻率是否與仿真設計相一致具有十分重要的意義。由于腔體是一個封閉結構，無法直接測量其內部電場軸向強度分布。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種諧振腔軸向電場測量裝置以及測量方法，其目的在于解決現有的測量裝置無法保證測量探頭與諧振腔的同軸度而導致軸向電場測量不準確的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種諧振腔軸向電場測量裝置，包括：第一滑輪、第二滑輪、第三滑輪、第四滑輪、牽引線、主體框架、微擾體、激勵模塊、驅動結構、環境監測模塊以及分析模塊；

主體框架設有上橫梁和下底座，上橫梁和下底座平行設置，下底座上表面和上橫梁下表面均設有導軌，驅動結構安裝于下底座上，第一滑輪與驅動結構連接，第二滑輪位于下表面上導軌上，第三滑輪和第四滑輪位于上橫梁下表面上的導軌上，且第一滑輪、第二滑輪、第三滑輪和第四滑輪位于同一平面；第一滑輪、第二滑輪、第三滑輪和第四滑輪通過呈環形的牽引線連接；

第二滑輪和第四滑輪之間豎直放置的牽引線位于待測諧振腔的中心線上，微擾體固定于第二滑輪和第四滑輪之間的牽引線上，用于改變待測諧振腔內諧振頻率同時不破壞待測諧振腔內場強分布；驅動結構用于驅動第一滑輪轉動進而帶動牽引線移動，使微擾體沿著諧振腔中心線移動，保證微擾體運動軌跡與待測諧振腔中心線的同軸度；

激勵模塊用于產生激勵信號并采集微擾體位于不同位置的反饋信號，激勵信號作用于待測諧振腔上使諧振腔諧振；

環境監測模塊用于監測環境信息；

分析模塊，其第一輸入端與激勵模塊的輸出端連接，其第二輸入端與環境監測模塊的輸出端連接，用于根據微擾體位于不同位置的反饋信號和環境信息獲得待測諧振腔內軸向場強。

優選地，在主體框架的下底座上設有多個螺紋孔，用于調節驅動結構的位置，使得第一滑輪、第二滑輪、第三滑輪和第四滑輪位于同一平面。

優選地，諧振腔軸向電場測量裝置還包括張緊輪，安裝于驅動結構上；呈環形的牽引線套于張緊輪上，張緊輪用于提高牽引線與各個滑輪之間的摩擦力。

優選地，分析模塊包括：

參數轉化單元，其輸入端作為分析模塊的輸出端連接，用于根據標準真空狀態下諧振頻率和環境信息獲得當前環境下諧振頻率；以及