[實用新型]一種S波段速調管陶瓷窗打火觀測與保護系統

有效

• 申請號: 202020201759.7
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN211265406U
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 賀祥;樂琪;錢磊;鄧秉林;張敬如;王湘鑒
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: H01J23/34
• 分類號: H01J23/34;H01J23/12;H01J25/10
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 司立彬

本實用新型公開了一種S波段速調管陶瓷窗打火觀測與保護系統，其特征在于，包括E面彎波導觀察窗，用于與速調管輸出波導對接；該E面彎波導觀察窗正對速調管陶瓷窗位置開設一小孔引出觀察窗口，該觀察窗口與光纖一端連接，該光纖另一端與打火探測模塊連接，用于將采集的光信號傳輸給該打火探測模塊；該打火探測模塊與聯鎖保護模塊連接，用于根據接收到的光信號給出相應電平信號并發送給該聯鎖保護模塊；該聯鎖保護模塊用于根據收到的電平信號控制速調管的工作開關。本申請可以實現準確、及時、可靠的保護速調管陶瓷窗。

技術領域

本實用新型涉及一種S波段速調管陶瓷窗打火觀測與保護系統。

背景技術

在S波段加速器中，當需要的峰值功率較高時(約數十兆瓦)，需要使用速調管提供微波功率。速調管陶瓷窗是隔離速調管內外真空環境的重要部件，一旦損壞則有可能導致速調管內外真空連通，會嚴重影響速調管壽命。而速調管作為高真空器件價格昂貴，因此如何有效的保護速調管陶瓷窗不被損壞，是多年來的重要課題。

常規的保護手段有反射功率保護與真空保護，前者通過波導定向耦合器采集反射功率信號，傳輸給功率計，一旦測量值超過保護閾值，則引起反射保護聯鎖切斷速調管的調制器觸發，后者則通過真空計或真空泵電流的測量值進行判斷，一旦超過閾值，也引起聯鎖切斷速調管的調制器觸發，但上述兩種保護都存在天然缺陷。

反射保護依托于準確的反射功率測量與快速的反應，目前得益于數字化技術的采用，反射保護的響應時間已經可以做到微秒級，但反射功率的準確測量一直是個難題，其原因是在一定脈寬的脈沖內，反射波形并不平整，往往個別位置高，奇形怪狀。因此對于反射功率測量時的取樣點數及算法就很難權衡，取樣點太多則時間慢可能錯過瞬間的反射激增，點太少則可能漏過反射尖峰，同時，如果因為個別點超過閾值就頻繁反射保護(假設此時整個脈寬內取樣點的平均反射功率遠小于閾值)，對于速調管穩定運行也是不小的影響。另外，在速調管輸出功率低于保護閾值時，反而是新裝速調管和波導的密集出氣點，但此時即使全反射也無法達到保護閾值，陶瓷窗卻有可能損壞。更何況在低功率區間的二次電子倍增效應對陶瓷窗也是一個很大的威脅，反射保護無能為力。

而真空保護相對來說雖然測量更精確，但從真空出氣到引起真空計或泵電流數值變化，再到數據傳輸引起聯鎖保護往往需要一個過程，滯后性非常明顯，不能及時響應也有可能造成速調管陶瓷窗損壞。

針對上述情況，考慮到打火時真空變差、反射功率增加、產生光信號往往同時發生，三者中光信號的采集、傳輸與處理是最快的，因此本申請要解決用于S波段加速器中速調管陶瓷窗的打火觀測與保護系統，從而起到有效保護速調管陶瓷窗，延長其使用壽命的作用。

如前所述，因為S波段速調管價格昂貴，其輸出端陶瓷窗相對來說是最容易損壞的器件，嚴重影響速調管壽命，因此對陶瓷窗的保護尤為重要。目前用于S波段速調管陶瓷窗的常規保護手段有反射功率保護與真空保護。但反射功率保護受限于脈寬內取樣點數與反應時間的權衡、保護閾值以下低功率運行區間可能的打火與二次電子倍增效應的威脅，真空保護受限于過長的反應時間，均不是保護速調管陶瓷窗的最理想方案。

實用新型內容

針對現有技術中的不足，本實用新型旨在公開一種S波段速調管陶瓷窗打火觀測與保護系統。考慮到陶瓷窗附近打火時往往同時伴有真空變差、反射功率增加與產生光信號的現象，其中光信號因為是直接物理量，其觀測(捕捉)、傳輸與處理是最快的，從而可以實現準確、及時、可靠的速調管陶瓷窗打火觀測與保護系統。

本實用新型的技術方案為：