專利名稱：一種電子束次諧波聚束器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子加速器，更具體地涉及一種電子束次諧波聚束器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的電子加速器中，首先把電子束注入電子直線加速管，同時(shí)把微波功率也注入加速管產(chǎn)生高壓來(lái)對(duì)電子進(jìn)行加速，輸出的是以微波周期為間隔的高能電子束，我們稱之為基波脈沖電子束。為了得到更大更高電流的單脈沖電子束，可以使用比基波頻率低幾倍的次諧波高頻功率饋入次諧波聚束器，把相鄰幾個(gè)基波的電子束脈沖壓縮到一個(gè)脈沖中，從而得到高電流的單脈沖電子束。目前，加速器領(lǐng)域有三種方法來(lái)得到單脈沖電子束I)采用基頻的電子束次諧波聚束器，其缺點(diǎn)是只能得到三個(gè)小電荷量的電子束脈沖；2)采 用基頻的不銹鋼低次諧振腔，其缺點(diǎn)是腔體品質(zhì)因數(shù)低，需要大功率的射頻功率源；3)更低頻率的諧波腔，缺點(diǎn)是占用空間較長(zhǎng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種電子束次諧波聚束器，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中只能得到三個(gè)小電荷量的電子束脈沖和需要大功率的射頻功率源和占用空間較長(zhǎng)等問(wèn)題。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種電子束次諧波聚束器，包括圓柱形的重入式諧振腔，所述重入式諧振腔具有中心軸線；用于電子束流通過(guò)的沿著所述中心軸線延伸的束流管道，所述束流管道包括兩段彼此相對(duì)地自重入式諧振腔的兩圓形底面之外分別伸入其內(nèi)部的第一束流管道和第二束流管道，所述第一束流管道具有位于所述重入式諧振腔內(nèi)的第一鼻錐末端，所述第二束流管道具有位于所述重入式諧振腔內(nèi)的第二鼻錐末端，所述第一鼻錐末端和所述第二鼻錐末端定義一間隙；用于調(diào)節(jié)所述重入式諧振腔的頻率的調(diào)諧器，所述調(diào)諧器自所述重入式諧振腔的圓柱面的法線方向伸入所述重入式諧振腔內(nèi)，所述調(diào)諧器的末端臨近所述間隙；以及用于將射頻功率饋入所述重入式諧振腔的耦合器。所述重入式諧振腔為無(wú)氧銅制成的重入式諧振腔。所述調(diào)諧器包括與所述重入式諧振腔配合的波紋管和伸入所述重入式諧振腔內(nèi)部的調(diào)諧桿。所述耦合器是環(huán)狀的磁耦合結(jié)構(gòu)。所述調(diào)諧器與所述重入式諧振腔之間采用金屬密封圈密封。所述耦合器與所述重入式諧振腔之間采用金屬密封圈密封。所述調(diào)諧器的在所述重入式諧振腔外部的末端與電機(jī)連接。所述耦合器的在所述重入式諧振腔外部的末端通過(guò)同軸電纜與射頻功率源連接。所述耦合器與網(wǎng)絡(luò)分析儀連接。所述束流管道的壁面上設(shè)有電流探測(cè)器。本實(shí)用新型通過(guò)調(diào)諧器的調(diào)諧桿的活塞式移動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)重入式諧振腔的工作頻率。同時(shí)，通過(guò)與耦合器相連的晶體管技術(shù)的固態(tài)放大器的輸出功率的調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)重入式諧振腔內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)在線調(diào)節(jié)，達(dá)到電子束長(zhǎng)度即縱向壓縮亦是時(shí)間寬度壓縮的目的，即占用空間縮短。本實(shí)用新型的電子束次諧波聚束器的射頻功率源不必采用復(fù)雜的電子管系統(tǒng)，而采用晶體管技術(shù)的固態(tài)放大器。由于晶體管功率源的優(yōu)勢(shì)，本實(shí)用新型的電子束次諧波聚束器穩(wěn)定可靠，壽命長(zhǎng)，體積小，簡(jiǎn)單可行。

圖I示出了本實(shí)用新型的電子束次諧波聚束器的立體圖；圖2示出了本實(shí)用新型的電子束次諧波聚束器的局部剖視圖；圖3示出了本實(shí)用新型的電子束次諧波聚束器的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖4示出了本實(shí)用新型的電子束次諧波聚束器的耦合器的剖視圖；圖5示出了本實(shí)用新型的電子束次諧波聚束器的調(diào)諧器的立體圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，給出本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述，使能更好地理解本實(shí)用新型的電子束次諧波聚束器的功能、特點(diǎn)。更具體地參考附圖1-5，根據(jù)本實(shí)用新型的電子束次諧波聚束器包括調(diào)諧器1，耦合器2，重入式諧振腔3和束流管道4。其中，重入式諧振腔3呈圓柱形，其具有中心軸線(未示出)。束流管道4沿著中心軸線貫穿重入式諧振腔3的上下底面，而耦合器2和調(diào)諧器I分別位于重入式諧振腔3的側(cè)面上。用于電子束流通過(guò)的束流管道4包括兩段束流管道(參見(jiàn)圖3)，即第一束流管道和第二束流管道，該兩段束流管道相對(duì)彼此分別自重入式諧振腔3的兩圓形底面之外分別伸入重入式諧振腔3的內(nèi)部，并且分別具有鼻錐末端5 (參見(jiàn)圖2)，第一束流管道的第一鼻錐末端和第二束流管道的第二鼻錐末端沿著中心軸線間隔開(kāi)，并定義一間隙(參見(jiàn)圖3)。用于調(diào)節(jié)重入式諧振腔3的頻率的調(diào)諧器I包括波紋管9和調(diào)諧桿8 (參見(jiàn)圖5)。其中，波紋管9與重入式諧振腔3的側(cè)表面配合，而調(diào)諧桿8自所述重入式諧振腔3的圓柱面的法線方向伸入重入式諧振腔3的內(nèi)部，該調(diào)諧桿8的伸入重入式諧振腔3內(nèi)的末端臨近由鼻錐末端定義的間隙(參見(jiàn)圖2)。用于將射頻功率饋入重入式諧振腔3的耦合器2是環(huán)狀的磁耦合結(jié)構(gòu)，包括耦合環(huán)6和法蘭7(參見(jiàn)圖4)。其中，法蘭7位于重入式諧振腔3的側(cè)表面外，而耦合環(huán)6伸入重入式諧振腔3的內(nèi)部(參見(jiàn)圖2)。本實(shí)用新型的工作原理為射頻功率在聚束器內(nèi)建立起沿中心軸線方向的高頻率交變電場(chǎng)，電子束處于聚束器內(nèi)的電場(chǎng)時(shí)，由于交變正負(fù)電場(chǎng)的作用，當(dāng)先期到達(dá)的脈沖電子正好處于減速相位，而后期到達(dá)的電子脈沖恰好處于加速相位時(shí)，先期到達(dá)的電子受到電場(chǎng)的作用后減速，后期到達(dá)的電子受到電場(chǎng)的作用而減速，前后的電子相互聚集，達(dá)到壓縮電子束長(zhǎng)度的目的，這樣，電子束的峰值流強(qiáng)得到大大提高。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，該重入式諧振腔為無(wú)氧銅制成的重入式諧振腔。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)諧器I與重入式諧振腔3之間采用金屬密封圈(圖未示)密封，從而滿足重入式諧振腔3的高真空要求。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，耦合器2與重入式諧振腔3之間采用金屬密封圈密封，從而滿足重入式諧振腔3的高真空要求。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)諧器I的在重入式諧振腔3外部的末端與電機(jī)連接，通過(guò)該電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)調(diào)諧器I的調(diào)諧桿8的進(jìn)出運(yùn)動(dòng)，伸入長(zhǎng)度越長(zhǎng)，腔體頻率越高，使腔體工作在射頻源的工作頻率上。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，耦合器2的在重入式諧振腔3外部的末端通過(guò)同軸電纜與射頻功率源連接，射頻功率源通過(guò)耦合器2向重入式諧振腔3饋入射頻功率。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，耦合器2與網(wǎng)絡(luò)分析儀(圖未示)連接，該網(wǎng)絡(luò)分析儀通過(guò)測(cè)量重入式諧振腔3的參數(shù)調(diào)節(jié)耦合器2的角度方向，以使輸入耦合最佳，從而與射頻源系統(tǒng)相匹配，重入式諧振腔3對(duì)射頻功率沒(méi)有反射。 在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，束流管道4的壁面上設(shè)有電流探測(cè)器，通過(guò)該電流探測(cè)器采樣得到電子束流的電流波形參數(shù)，將射頻功率源的射頻功率和信號(hào)相位設(shè)置在一個(gè)優(yōu)化數(shù)值上，即得到電子束流的電流幅度最大，寬度最小。本實(shí)用新型通過(guò)調(diào)諧器I的調(diào)諧桿8的活塞式移動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)重入式諧振腔3的工作頻率。同時(shí)，本實(shí)用新型通過(guò)與耦合器2相連的晶體管技術(shù)的固態(tài)放大器的輸出功率的調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)重入式諧振腔3內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)在線調(diào)節(jié)，達(dá)到電子束長(zhǎng)度即縱向壓縮亦是時(shí)間寬度壓縮的目的。由于本實(shí)用新型的電子束聚器的射頻功率源不必采用復(fù)雜的電子管系統(tǒng)，而采用晶體管技術(shù)的固態(tài)放大器。由于晶體管功率源的優(yōu)勢(shì)，本實(shí)用新型的電子束聚器穩(wěn)定可靠，壽命長(zhǎng)，體積小，簡(jiǎn)單可行。以上所述的，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例還可以做出各種變化。即凡是依據(jù)本實(shí)用新型申請(qǐng)的權(quán)利要求書(shū)及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單、等效變化與修飾，皆落入本實(shí)用新型專利的權(quán)利要求保護(hù)范圍。本實(shí)用新型未詳盡描述的均為常規(guī)技術(shù)內(nèi)容。
權(quán)利要求1.一種電子束次諧波聚束器，其特征在于，所述電子束次諧波聚束器包括 圓柱形的重入式諧振腔，所述重入式諧振腔具有中心軸線； 用于電子束流通過(guò)的沿著所述中心軸線延伸的束流管道，所述束流管道包括兩段彼此相對(duì)地自重入式諧振腔的兩圓形底面之外分別伸入其內(nèi)部的第一束流管道和第二束流管道，所述第一束流管道具有位于所述重入式諧振腔內(nèi)的第一鼻錐末端，所述第二束流管道具有位于所述重入式諧振腔內(nèi)的第二鼻錐末端，所述第一鼻錐末端和所述第二鼻錐末端定義一間隙； 用于調(diào)節(jié)所述重入式諧振腔的頻率的調(diào)諧器，所述調(diào)諧器自所述重入式諧振腔的圓柱面的法線方向伸入所述重入式諧振腔內(nèi)，所述調(diào)諧器的末端臨近所述間隙；以及 用于將射頻功率饋入所述重入式諧振腔的耦合器。
2.如權(quán)利要求I所述的電子束次諧波聚束器，其特征在于，所述重入式諧振腔為無(wú)氧銅制成的重入式諧振腔。
3.如權(quán)利要求I所述的電子束次諧波聚束器，其特征在于，所述調(diào)諧器包括與所述重入式諧振腔配合的波紋管和伸入所述重入式諧振腔內(nèi)部的調(diào)諧桿。
4.如權(quán)利要求I所述的電子束次諧波聚束器，其特征在于，所述耦合器是環(huán)狀的磁耦合結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求I所述的電子束次諧波聚束器，其特征在于，所述調(diào)諧器與所述重入式諧振腔之間采用金屬密封圈密封。
6.如權(quán)利要求I所述的電子束次諧波聚束器，其特征在于，所述耦合器與所述重入式諧振腔之間采用金屬密封圈密封。
7.如權(quán)利要求I所述的電子束次諧波聚束器，其特征在于，所述調(diào)諧器的在所述重入式諧振腔外部的末端與電機(jī)連接。
8.如權(quán)利要求I所述的電子束次諧波聚束器，其特征在于，所述耦合器的在所述重入式諧振腔外部的末端通過(guò)同軸電纜與射頻功率源連接。
9.如權(quán)利要求I所述的電子束次諧波聚束器，其特征在于，所述耦合器與網(wǎng)絡(luò)分析儀連接。
10.如權(quán)利要求I所述的電子束次諧波聚束器，其特征在于，所述束流管道的壁面上設(shè)有電流探測(cè)器。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種電子束次諧波聚束器，包括圓柱形的具有中心軸線的重入式諧振腔；用于電子束流通過(guò)的沿著中心軸線延伸的束流管道，束流管道包括兩段彼此相對(duì)地自重入式諧振腔的兩圓形底面之外分別伸入其內(nèi)部的第一和第二束流管道，第一和第二束流管道分別具有位于重入式諧振腔內(nèi)的第一和第二鼻錐末端，第一鼻錐末端和第二鼻錐末端定義一間隙；用于調(diào)節(jié)重入式諧振腔的頻率的調(diào)諧器，調(diào)諧器自重入式諧振腔的圓柱面的法線方向伸入重入式諧振腔內(nèi)，調(diào)諧器的末端臨近間隙；用于將射頻功率饋入重入式諧振腔的耦合器。本電子束聚器可實(shí)現(xiàn)電子束的在線調(diào)節(jié)，達(dá)到縱向壓縮的目的。另外，該電子束次諧波聚束器穩(wěn)定可靠，壽命長(zhǎng)，體積小，簡(jiǎn)單可行。
文檔編號(hào)H05H7/18GK202565565SQ20122012390
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者趙振堂, 趙明華, 鐘少鵬, 盛樹(shù)剛, 汪寶亮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所