[發明專利]一種可遠程調節束參數的緊湊型強流二極管

在審

• 申請號: 201711360439.5
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN107887449A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 李春霞;王淦平;劉振幫;金曉;黃華;李文君;張新凱
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 沈強

技術領域

本發明涉及二極管領域，尤其是一種可遠程調節產生高阻抗高壓強流電子束的二極管。

背景技術

高功率微波源系統實用化的需求，對功率源及微波器件提出了進一步提升功率水平，同時降低體積重量的要求。常規結構高功率微波放大型器件（如RKA）由于空間電荷效應導致工作頻率和輸出微波功率上限等問題。提升器件工作阻抗，其工作電流降低可以減弱空間電荷效應的影響，提升器件工作效率，同時由于同樣工作電壓條件下對前級驅動源功率要求較低，便于全系統小型化設計。在傳統的強流無箔二極管中，電子束采用全浸沒發射的方式，陰極發射區及陽極筒完全浸入引導磁場均勻區。這樣的結構中，二極管往高阻抗調節的過程中受到陰極桿和陽極筒徑向距離的限制難以實現較高阻抗。在固定的陰極尺寸下，如果要實現較高的阻抗，就需要加大陽極筒及引導磁場徑向尺寸，增加系統的體積和重量。同時，在陰極桿電壓提升到一定程度后，陰極桿不可避免地產生一部分徑向電子發射，其中的一部分電子將沿著引導磁場端部向外發散的磁力線形成電子回流，從而影響電子束傳輸效率。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有強流無箔二極管結構中高阻抗調節和系統小型化間的矛盾，提升電子束傳輸效率，同時為了解決現在二極管阻抗調節過程中需要拆除二極管陽極筒破壞真空而導致的工作效率低下的問題，提供了一種新型的可遠程調節的高阻抗小型化高壓二極管。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種可遠程調節束參數的緊湊型強流二極管，包括設置在密封空間的陰極座和設置在陰極座上的環形陰極、與環形陰極對應設置的陽極內筒，設置在陽極內筒外表面的陽極外筒，所述環形陰極與陽極內筒同軸設置、但環形陰極與陽極內筒在軸向上不重疊，所述陰極座的軸向上設置有磁場，陽極外筒的軸向上設置有磁場，陰極與陽極內筒之間相對距離可以調節，通過距離調節實現輸出阻抗變化。

在上述技術方案中，所述陽極內筒設置在陽極外筒的內壁面上，且與陽極外筒同軸，所述陽極內筒可以沿著陽極外筒在軸線上移動。

在上述技術方案中，所述陽極內筒包括固定段和活動段，所述固定段內設置有電機，電機的輸出端連接到活動段，活動段在電機的作用下沿著陽極外筒的軸線移動。

在上述技術方案中，所述電機上設置有控制器，控制器的控制端連接有控制線纜，所述控制線纜穿過陽極內筒、陽極外筒連接到二極管外部，所述陽極外筒內的空間為密閉真空。

在上述技術方案中，所述環形陰極環套在陰極座上，所述環形陰極可以沿著陰極座的軸向移動。

在上述技術方案中，所述陰極座包括一個伸縮端，所述環形陰極環套在伸縮端上，所述伸縮端帶動環形陰極沿著軸向移動。

在上述技術方案中，所述陰極座內設置有電機，電機帶動伸縮端運動，連接電機的控制線伸出到二極管外。

在上述技術方案中，所述陰極座上的磁場為螺線管電磁場或者為永磁體的永磁場，所述陽極外筒上的磁場為螺線管電磁場或者為永磁體的永磁場，陰極座與陽極外筒上的可以采用任意形式的磁場組合。

在上述技術方案中，當要調節二極管的輸出阻抗時，在不拆除二極管的同時，通過控制線纜遠程控制電機工作實現環形陰極與陽極內筒之間的距離調節采用方式如下：

當環形陰極固定不動，通過控制陽極內筒內的電機工作帶動陽極內筒相對于環形陰極移動，實現環形陰極與陽極內筒之間的距離調節；

當陽極內筒固定不動，通過控制陰極座內的電機工作帶動環形陰極相對于陽極內筒移動，實現環形陰極與陽極內筒之間的距離調節；

同時控制陰極座內的電機和陽極內筒內的電機，實現環形陰極與陽極外筒同時相對運動。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：

本發明中，陰極桿和環形陰極與陽極筒在軸向上不重疊，在二極管阻抗調節過程中不受陰極桿與陽極筒徑向距離的限制，主要由加載電壓及陰陽極軸向距離決定，從而可以在相同的陰極尺寸下得到更高的二極管阻抗及更寬的阻抗調節范圍；

本發明中，不存在陰極桿與陽極筒之間的徑向電子發射，降低了這類電子沿引導磁場端部磁力線往絕緣子方向回流的概率，提升了電子束傳輸效率；

本發明中，陰極桿和環形陰極與陽極筒在軸向上不重疊，陽極筒徑向尺寸不受限于與陰極桿保持耐壓距離，從而縮小了陽極筒直徑，實現二極管結構小型化。相應地，位于陽極筒及飄移管外部的主引導磁場徑向尺寸及功耗也可以相應減小；