一種可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的周期永磁聚焦系統(tǒng)和速調(diào)管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及真空電子器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的周期永磁聚焦系統(tǒng)和速調(diào)管。
【背景技術(shù)】
[0002]速調(diào)管是通過(guò)電子注作為換能介質(zhì)將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為高頻微波能量的器件。在速調(diào)管中，電子注由陰極發(fā)射出來(lái)之后，受電場(chǎng)力作用向陽(yáng)極傳輸，經(jīng)過(guò)聚焦極、陰極和陽(yáng)極形成的電場(chǎng)壓縮成形。電子注直徑壓縮到一定程度時(shí)，由于空間電荷力的作用，電子注會(huì)出現(xiàn)徑向發(fā)散。因此，需要對(duì)電子注采取約束措施。在速調(diào)管中，聚焦系統(tǒng)的功能是實(shí)現(xiàn)電子注成形和電子注形狀保持，對(duì)獲得高性能電子注有決定性影響。
[0003]電子注在磁力線與其運(yùn)動(dòng)方向相同的磁場(chǎng)中，會(huì)受到磁場(chǎng)矯正力的約束，圍繞磁力線有規(guī)律波動(dòng)，并沿原方向傳輸。這種產(chǎn)生電子注約束磁場(chǎng)的裝置稱為聚焦系統(tǒng)。
[0004]常用的產(chǎn)生磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)包括電磁聚焦系統(tǒng)和永磁聚焦系統(tǒng)，其中的永磁聚焦系統(tǒng)具有體積小、重量輕、不消耗功率的優(yōu)點(diǎn)。隨著速調(diào)管向高頻段方向發(fā)展，周期永磁聚焦方式開(kāi)始應(yīng)用于高頻段速調(diào)管并取得了成功。采用周期永磁聚焦方式可以大大減少聚焦系統(tǒng)的體積和重量，并且具有雜散磁場(chǎng)小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的周期永磁聚焦系統(tǒng)是在電子注傳輸區(qū)域產(chǎn)生周期性反轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，其一般由永磁體21、外磁屏23和永磁體極靴22組成。鐵屏和極靴的材料均為純鐵；該聚焦系統(tǒng)的磁力線沿著一定的路線分布，其大小恒定。電子注被聚焦在周期永磁聚焦系統(tǒng)的中心及其附近沿軸向傳輸。該周期永磁聚焦系統(tǒng)磁場(chǎng)主要分布在陽(yáng)極頭和收集極之間的區(qū)域，而電子槍過(guò)渡區(qū)的磁場(chǎng)能夠調(diào)節(jié)電子注進(jìn)入通道時(shí)的狀態(tài)，作用關(guān)鍵。上述現(xiàn)有技術(shù)的周期永磁聚焦系統(tǒng)存在如下技術(shù)缺陷:
[0006](I)周期永磁聚焦系統(tǒng)成型后，其磁場(chǎng)分布不易調(diào)節(jié)，若聚焦電子注效果差，則需重新更換聚焦系統(tǒng)；
[0007](2)過(guò)渡區(qū)磁場(chǎng)分布關(guān)系到電子注與聚焦系統(tǒng)的匹配狀態(tài)，一般是在工作狀態(tài)下，在電子槍端的磁屏附近粘貼小磁塊調(diào)節(jié)該區(qū)域磁場(chǎng)，調(diào)節(jié)難度大；
[0008](3)通過(guò)在聚焦系統(tǒng)粘貼磁片的方式調(diào)節(jié)磁場(chǎng)只能用于低電壓下工作的速調(diào)管中，當(dāng)工作電壓過(guò)高時(shí)，考慮到人身安全不能進(jìn)行調(diào)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009](一)要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0010]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的周期永磁聚焦系統(tǒng)和速調(diào)管。
[0011](二)技術(shù)方案
[0012]本發(fā)明提供了一種可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的周期永磁聚焦系統(tǒng)，該周期永磁聚焦系統(tǒng)包括電磁線圈調(diào)節(jié)裝置10和周期永磁聚焦裝置20;其中，電磁線圈調(diào)節(jié)裝置10包括N個(gè)線圈11和支撐殼體，該N個(gè)線圈11位于支撐殼體的容置腔內(nèi)，電磁線圈調(diào)節(jié)裝置10外側(cè)線圈極靴12和周期永磁聚焦裝置20的一端固定連接，其中N為大于或等于2的自然數(shù)。
[0013]優(yōu)選地，該支撐殼體包括N+1個(gè)線圈極靴12和N個(gè)線圈磁屏13;其中，線圈極靴12和線圈磁屏13均為橫截面為圓環(huán)的圓盤(pán)，線圈極靴12和線圈磁屏13的外徑相同，線圈極靴12的內(nèi)徑小于線圈磁屏13的內(nèi)徑，N+1個(gè)線圈極靴12和N個(gè)線圈磁屏13對(duì)齊相間排列并固定連接，最外側(cè)線圈極靴12的內(nèi)徑小于其他線圈極靴12的內(nèi)徑，相鄰兩個(gè)線圈極靴12及其中間的線圈磁屏13組成支撐殼體的容置腔。
[0014]優(yōu)選地，線圈11通電后產(chǎn)生軸向磁場(chǎng)，在線圈極靴12的引導(dǎo)下，周期放置的線圈11在過(guò)渡區(qū)內(nèi)產(chǎn)生周期磁場(chǎng)，過(guò)渡區(qū)磁場(chǎng)的強(qiáng)度和分布隨線圈11電流值的變化而改變，電子注與主磁場(chǎng)匹配，電子注軌跡與主磁場(chǎng)的磁力線軌跡重合。
[0015]優(yōu)選地，線圈11由輸出功率可調(diào)的電源供電，N個(gè)線圈11中的每一個(gè)線圈11的電流值單獨(dú)隨該電源輸出功率的變化而改變，以獲得不同大小和不同分布的磁場(chǎng)。
[0016]優(yōu)選地，相鄰兩個(gè)線圈極靴12的間距等于電子注波動(dòng)周期的長(zhǎng)度。
[0017]優(yōu)選地，線圈極靴12和線圈磁屏13通過(guò)螺釘固定連接。
[0018]優(yōu)選地，該周期永磁聚焦系統(tǒng)還包括第二電磁線圈調(diào)節(jié)裝置，其與電磁線圈調(diào)節(jié)裝置10的結(jié)構(gòu)相同，第二電磁線圈調(diào)節(jié)裝置與周期永磁聚焦裝置20的另一端固定連接。
[0019]優(yōu)選地，周期永磁聚焦裝置20包括M個(gè)永磁體21、M+1個(gè)永磁體極靴22和外磁屏23，其中M為大于或等于2的自然數(shù)。
[0020]優(yōu)選地，永磁體21和永磁體極靴22均為橫截面為圓環(huán)的圓盤(pán)，永磁體21和永磁體極靴22的外徑相同，永磁體極靴22的內(nèi)徑小于永磁體21的內(nèi)徑，永磁體極靴22上下表面靠近圓環(huán)內(nèi)邊緣的部位各具有一圓環(huán)凸起，使得永磁體極靴22縱剖面呈現(xiàn)對(duì)稱的“T”形，M+1個(gè)永磁體極靴22和M個(gè)永磁體21對(duì)齊相間排列，相鄰永磁體21的極性相反，外磁屏23為兩端開(kāi)口的圓筒形結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度等于永磁體極靴22和永磁體21對(duì)齊相間排列后的長(zhǎng)度，其內(nèi)徑與永磁體21和永磁體極靴22的外徑相同，外磁屏23內(nèi)壁與永磁體極靴22的外側(cè)壁固定連接。
[0021]本發(fā)明還提供了一種速調(diào)管，該速調(diào)管的電子槍區(qū)與互作用區(qū)之間的區(qū)域?yàn)檫^(guò)渡區(qū)，上述任一項(xiàng)周期永磁聚焦系統(tǒng)設(shè)置在該過(guò)渡區(qū)。
[0022](三)有益效果
[0023]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的周期永磁聚焦系統(tǒng)和速調(diào)管具有以下有益效果:
[0024](I)電磁線圈調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在速調(diào)管的過(guò)渡區(qū)，使電子注入射角度與周期永磁聚焦磁場(chǎng)達(dá)到匹配，克服了現(xiàn)有的永磁聚焦系統(tǒng)磁場(chǎng)無(wú)法調(diào)節(jié)或不方便調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)；
[0025](2)線圈的電流值可單獨(dú)調(diào)節(jié)，磁場(chǎng)調(diào)節(jié)更靈活，磁場(chǎng)調(diào)節(jié)精度更高；
[0026](3)具有可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的周期永磁聚焦系統(tǒng)的速調(diào)管，束流質(zhì)量高；
[0027](4)周期永磁聚焦裝置后端也設(shè)有電磁線圈調(diào)節(jié)裝置，可調(diào)節(jié)電子注的傳輸狀態(tài)，能獲得較高的電子注傳輸通過(guò)率；
[0028](5)在互作用區(qū)采用周期永磁聚焦方式，整個(gè)聚焦系統(tǒng)體積小、重量輕、不消耗功率。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的周期永磁聚焦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例的可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的周期永磁聚焦系統(tǒng)的三維外觀圖；
[0031]圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的周期永磁聚焦系統(tǒng)的縱剖面圖；
[0032]圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例的可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的周期永磁聚焦系統(tǒng)的三維半縱剖面圖。
[0033]【符號(hào)說(shuō)明】
[0034]10-電磁線圈調(diào)節(jié)裝置；
[0035]11 -線圈；12-線圈極靴；13-線圈磁屏；14_第一通道；
[0036I 20-周期永磁聚焦裝置；
[0037]21-永磁體;22-永磁體極靴;23-外磁屏；24-第二通道。
【具體實(shí)施方式】
[0038]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0039]速調(diào)管的電子槍區(qū)與互作用區(qū)之間的區(qū)域?yàn)檫^(guò)渡區(qū)，過(guò)渡區(qū)為非均勻磁場(chǎng)，是一磁場(chǎng)逸散區(qū)，電子槍發(fā)出的電子注經(jīng)該過(guò)渡區(qū)后進(jìn)入互作用區(qū)，由于該過(guò)渡區(qū)的存在，使得電子注進(jìn)入互作用區(qū)時(shí)不滿足理想的入口條件，從而影響聚焦系統(tǒng)的束流效果。本發(fā)明正式提供了一種可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的周期永磁聚焦系統(tǒng)，該可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的周期永磁聚焦系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)過(guò)渡區(qū)磁場(chǎng)，使得經(jīng)過(guò)過(guò)渡區(qū)的電子注滿足互作用區(qū)主磁場(chǎng)的入口條件，實(shí)現(xiàn)電子注與互作用區(qū)主磁場(chǎng)的最佳匹配，從而提升了聚焦系統(tǒng)的束流效果。
[0040]請(qǐng)參照?qǐng)D2、圖3和圖4，本發(fā)明第一實(shí)施例的可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的周期永磁聚焦系統(tǒng)，包括電磁線圈調(diào)節(jié)裝置10和周期永磁聚焦裝置20，電磁線圈調(diào)節(jié)裝置包括N個(gè)線圈11和支撐殼體，該N個(gè)線圈11位于支撐殼體的容置腔內(nèi)；周期永磁聚焦裝置20包括M個(gè)永磁體21、M+1個(gè)永磁體極靴22和外磁屏23;其中，其中N和M為大于或等于2的自然數(shù)。
[0041]支撐殼體包括N+1個(gè)線圈極靴12和N個(gè)線圈磁屏13，線圈極靴12和線圈磁屏13均為橫截面為圓環(huán)的圓盤(pán)，線圈極靴12和線圈磁屏13的外徑相同，線圈極靴12的內(nèi)徑小于線圈磁屏13的內(nèi)徑，N+1個(gè)線圈極靴12和N個(gè)線圈磁屏13對(duì)齊相間排列并固定連接，最外側(cè)線圈極靴12的內(nèi)徑小于其他線圈極靴12的內(nèi)徑，形成一第一通道14，相鄰兩個(gè)線圈極靴12及其中間的線圈磁屏13組成支撐殼體的容置腔。在圖2、3、4中，所述N取2。
[0042]永磁體21和永磁體極靴22均為橫截面為圓環(huán)的圓盤(pán)，永磁體21和永磁體極靴22的外徑相同，永磁體極靴22的內(nèi)徑小于永磁體21的內(nèi)徑，永磁體極靴22上下表面靠近圓環(huán)內(nèi)邊緣的部位各具有一圓環(huán)凸起，使得永磁體極靴22縱剖面呈現(xiàn)對(duì)稱的“T”形，M+1個(gè)永磁體極靴22和M個(gè)永磁體21對(duì)齊相間排列，形成一第二通道24，相鄰永磁體21的極性相反，外磁屏23為兩端開(kāi)口的圓筒形結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度等于永磁體極靴22和永磁體21對(duì)齊相間排列后的長(zhǎng)度，其內(nèi)徑與永磁體21和永磁體極靴22的外徑相同，外磁屏23內(nèi)壁與永磁體極靴22的外側(cè)壁固定連接。在圖3、4