一种适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统的制作方法
一种适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于真空电子器件技术领域，更为具体地讲，涉及行波管、返波管、速调管、回旋管、自由电子激光、奥罗管、太赫兹脉塞等真空电子器件中一种适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统。
【背景技术】
[0002]真空电子器件是一类利用高能电子注与电磁微波信号互作用后将高能电子注动能转化为电磁微波能量的功率放大器件，包括行波管，速调管，返波管，回旋管等。
[0003]常规的真空电子器件大多是采用圆柱形电子注，为了能够实现电子注的稳定传输，一般会采用轴对称的螺线管磁场、周期永磁或永磁聚焦系统。例如，大功率速调管采用螺线管磁场聚焦系统，而常规的小功率行波管都采用周期永磁(PPM)聚焦。
[0004]周期永磁聚焦系统采用圆环形的磁块和极靴交错排列，磁块沿电子注传输方向充磁，任意相临磁块充磁方向相反，从而使得极靴磁性方向为沿结构半径方向，并且也是任意相邻两块磁性方向相反，即沿半径向外或沿半径向中心方向。
[0005]带状电子注真空电子器件是一种新型器件，它采用带状(片状或高椭圆率)电子注作为器件的电子注源。带状电子注真空电子器件具有工作频率高、输出功率高、结构简单、易于调节的优点，因而有着广泛的应用前景。然而，随着研宄的深入，研宄人员发现带状电子注的稳定传输是一个难题。
[0006]图1是带状电子注在螺线管中传输时，带状电子注传输方向(a)?(e)不同位置的截面形状图。如图1所示，传统螺线管直流磁场聚焦带状电子注时，会产生d1cotron不稳定性，从而导致带状电子注的截面打结、断裂和丝化，进而降低带状电子注的流通率。
[0007]而适合圆电子注的环形周期永磁(PPM)聚焦系统，由于具有旋转对称性，故而电子注会产生旋转，打到电子注通道上，降低流通率，也不适合聚焦带状电子注。
[0008]带状电子注在电真空器件内传输时，无磁场聚焦则电子注散开，直流磁场聚焦则形成d1cotron不稳定性，而适用于圆柱状电子注的环形周期永磁聚焦系统会导致带状电子注旋转，这两种聚焦方法都会导致电子注打到通道壁上，从而使得传输过程电流损耗大，流通率低。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统，实现了带状电子注的稳定聚焦和传输，以避免产生d1cotron不稳定以及电子注打到通道上，提高带状电子注的流通率。
[0010]为实现上述实用新型目的，本实用新型适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统，包括极靴和磁块，其特征在于，还包括两套楼梯型滑轨；
[0011]所述极靴为T型，楼梯型滑轨中间空开位置卡有T型极靴，T型极靴不能够纵向即滑轨长度方向滑动，只能够横向滑动以在宽度方向约束带状电子注，而相邻两个T型极靴之间放置磁块，从而使得极靴和磁块交错放置；
[0012]极靴为高纯度的铁加工而成，截面为T型，用于引导磁场向y方向传输；磁块为永磁，为极靴提供磁能；
[0013]滑轨为铝、不锈钢等不导磁材料加工而成；
[0014]磁块充磁方向为沿带状电子注传输方向，任意相邻两磁块磁场方向相反；极靴用于导磁，故而极靴产生带状电子注厚度方向的磁场垂直于带状电子注的带状表面，并且任意相邻两极靴磁场方向相反；
[0015]在带状电子注宽度上下沿传输方向两面各放置一套楼梯型滑轨，上下楼梯型滑轨以带状电子注宽度上下沿传输方向镜像放置，其上的极靴、磁块也成镜像配置，使上下极靴产生的磁场方向相对，使带状电子注约束在两套楼梯型滑轨之间；
[0016]极靴产生磁场的周期和幅值，根据带状电子注的电流大小、截面宽高比，进而计笪并O
[0017]本实用新型的目的是这样实现的。
[0018]本实用新型适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统，由于任意相邻两极靴磁场方向相反，并且磁场方向垂直于带状电子注的带状表面，同时，两套楼梯型滑轨以带状电子注宽度上下沿传输方向镜像放置，其上的极靴、磁块也成镜像配置，在故而带状电子注在厚度方向被聚焦，使之不再沿厚度方向扩散。此外，由于空间电荷力的作用，带状电子注也会沿宽度方向(X方向)展宽，此时通过调节(横向移动)被滑轨卡住极靴，从而使得上下两套楼梯型滑轨上的极靴能够在带状电子注截面两端产生磁场，并且该磁场能够对电子注宽度方向聚焦，通过滑动极靴，能够调节电子注截面两端磁场大小，从而使得宽度方向得到合适的聚焦。即上下两面的楼梯型滑轨通过调节极靴横向位置，能够同时为带状电子注提供宽度方向和厚度方向上的聚焦磁场，从而使得带状电子注稳定传输，并且实现较高的流通率。
[0019]此外本实用新型还具有以下有益效果:1、由于采用滑轨固定并调节极靴，使得聚焦系统调节简单。而采用极靴和磁块构成的永磁聚焦系统则具有体积小、重量轻，结构简单、生产成本低的优点；2、相对于螺线管直流聚焦系统聚焦带状电子注，本实用新型提出的滑轨型周期永磁聚焦系统能够在厚度方向和宽度方向对带状电子注进行聚焦，并且可以方便的调节聚焦磁场大小，从而使得打到电子注通道壁上的电流更小，获得更高的流通率。
【附图说明】
[0020]图1是带状电子注在螺线管中传输时不同位置的截面形状图；
[0021]图2是本实用新型适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统一种【具体实施方式】结构示意图；
[0022]图3是图2所示的适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统中，带状电子注传输方向初始位置距离7.5厘米处的截面形状图；
[0023]图4是图2所示的适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统中，带状电子注传输方向初始位置距离8厘米处的截面形状图；
[0024]图5是图2所示的适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统中，带状电子注传输方向初始位置距离8.5厘米处的截面形状图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本实用新型。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本实用新型的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
[0026]在本实施例中，如图2所示，本实用新型适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统，包括两套在带状电子注宽度上下沿传输方向两面镜像放置的楼梯型滑轨I以及放置在楼梯型滑轨上的极靴2和磁块3，两套楼梯型滑轨I上的极靴、磁块也成镜像配置，使上下极靴产生的磁场方向相对，从而使带状电子注约束在两套楼梯型滑轨I之间。
[0027]所述极靴为T型，楼梯型滑轨I中间空开位置恰好卡住T型极靴(为了清晰地看到楼梯型滑轨I的结构，左侧部分的极靴、磁块未画出)，从而使得T型极靴2不能够纵向即滑轨长度方向滑动(z方向)，只能够横向(X方向)滑动以在宽度方向(X方向)约束带状电子注，而相邻两个T型极靴2之间又恰好能够放置磁块3，从而使得极靴2和磁块3交错放置。
[0028]极靴2为高纯度的铁或其他导磁材料加工而成，截面为T型，用于引导磁场向y方向传输；磁块3为永磁，为极靴2提供磁能。
[0029]滑轨I为铝、不锈钢等不导磁材料加工而成；
[0030]磁块3充磁方向为沿带状电子注传输方向(z方向即滑轨长度方向)，任意相邻两磁块磁场方向相反；极靴2用于导磁，故而极靴2产生带状电子注厚度方向的磁场(y方向)，即垂直于带状电子注的带状表面，并且任意相邻两极靴2磁场方向相反，形成周期性磁场。
[0031]滑轨1、极靴2、磁块3的宽度、长度、高度、结构和数量可以根据实际情况进行调整；极靴2产生磁场的周期和幅值，根据带状电子注的电流大小、截面宽高比，进而计算。
[0032]实例
[0033]实例1:米用磁块(宽20謹，高10謹，厚3.5mm)，T型极靴(宽12謹，高10謹，厚1_，其中T型台阶0.5mm)和滑轨(可滑动范围20mm)构成永磁聚焦系统，聚焦系统磁周期为9mm，聚焦带状电子注。
[0034]在本实例中，带状电子注传输方向不同位置的截面形状图如图3?5所示。从图3?5我们可以看出，本实用新型适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统可以对带状电子注在厚度方向以及宽度方向进行聚焦，从而使得带状电子注稳定传输，并且实现较高的流通率。
[0035]实例2:采用椭圆柱形磁块(长轴20mm，短轴10mm，厚3.5mm)，T型极靴(宽8mm，高10mm，厚2mm，其中T型台阶0.5mm)和滑轨(可滑动范围20mm)构成永磁聚焦系统，聚焦系统磁周期为11_，聚焦带状电子注。
[0036]尽管上面对本实用新型说明性的【具体实施方式】进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于【具体实施方式】的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
【主权项】
1.一种适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统，包括极靴和磁块，其特征在于，还包括两套楼梯型滑轨； 所述极靴为T型，楼梯型滑轨中间空开位置卡有T型极靴，T型极靴不能够纵向即滑轨长度方向滑动，只能够横向滑动以在宽度方向约束带状电子注，而相邻两个T型极靴之间放置磁块，从而使得极靴和磁块交错放置； 极靴为高纯度的铁加工而成，截面为T型，用于引导磁场向y方向传输；磁块为永磁，为极靴提供磁能； 滑轨为铝或不锈钢加工而成； 磁块充磁方向为沿带状电子注传输方向，任意相邻两磁块磁场方向相反；极靴用于导磁，故而极靴产生带状电子注厚度方向的磁场垂直于带状电子注的带状表面，并且任意相邻两极靴磁场方向相反； 在带状电子注宽度上下沿传输方向两面各放置一套楼梯型滑轨，上下楼梯型滑轨以带状电子注宽度上下沿传输方向镜像放置，其上的极靴、磁块也成镜像配置，使上下极靴产生的磁场方向相对，使带状电子注约束在两套楼梯型滑轨之间； 极靴产生磁场的周期和幅值，根据带状电子注的电流大小、截面宽高比，进而计算。
【专利摘要】本实用新型公开了一种适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统，由于任意相邻两极靴磁场方向相反，并且磁场方向垂直于带状电子注的带状表面，同时，两套楼梯型滑轨以带状电子注宽度上下沿传输方向镜像放置，其上的极靴、磁块也成镜像配置，在故而带状电子注在厚度方向被聚焦，使之不再沿厚度方向扩散。此外，通过调节(横向移动)被滑轨卡住极靴，从而使得上下两套楼梯型滑轨上的极靴能够在带状电子注截面两端产生磁场，并且该磁场能够对电子注宽度方向聚焦，通过滑动极靴，能够调节电子注截面两端磁场大小，从而使得宽度方向得到合适的聚焦，这样带状电子注稳定传输，并且实现较高的流通率。
【IPC分类】H01J23/087
【公开号】CN204696069
【申请号】CN201520352892
【发明人】王战亮, 刘红伟, 魏元璋, 石先宝, 宫玉彬, 黄华
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年5月27日
【技术领域】
[0001]本实用新型属于真空电子器件技术领域，更为具体地讲，涉及行波管、返波管、速调管、回旋管、自由电子激光、奥罗管、太赫兹脉塞等真空电子器件中一种适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统。
【背景技术】
[0002]真空电子器件是一类利用高能电子注与电磁微波信号互作用后将高能电子注动能转化为电磁微波能量的功率放大器件，包括行波管，速调管，返波管，回旋管等。
[0003]常规的真空电子器件大多是采用圆柱形电子注，为了能够实现电子注的稳定传输，一般会采用轴对称的螺线管磁场、周期永磁或永磁聚焦系统。例如，大功率速调管采用螺线管磁场聚焦系统，而常规的小功率行波管都采用周期永磁(PPM)聚焦。
[0004]周期永磁聚焦系统采用圆环形的磁块和极靴交错排列，磁块沿电子注传输方向充磁，任意相临磁块充磁方向相反，从而使得极靴磁性方向为沿结构半径方向，并且也是任意相邻两块磁性方向相反，即沿半径向外或沿半径向中心方向。
[0005]带状电子注真空电子器件是一种新型器件，它采用带状(片状或高椭圆率)电子注作为器件的电子注源。带状电子注真空电子器件具有工作频率高、输出功率高、结构简单、易于调节的优点，因而有着广泛的应用前景。然而，随着研宄的深入，研宄人员发现带状电子注的稳定传输是一个难题。
[0006]图1是带状电子注在螺线管中传输时，带状电子注传输方向(a)?(e)不同位置的截面形状图。如图1所示，传统螺线管直流磁场聚焦带状电子注时，会产生d1cotron不稳定性，从而导致带状电子注的截面打结、断裂和丝化，进而降低带状电子注的流通率。
[0007]而适合圆电子注的环形周期永磁(PPM)聚焦系统，由于具有旋转对称性，故而电子注会产生旋转，打到电子注通道上，降低流通率，也不适合聚焦带状电子注。
[0008]带状电子注在电真空器件内传输时，无磁场聚焦则电子注散开，直流磁场聚焦则形成d1cotron不稳定性，而适用于圆柱状电子注的环形周期永磁聚焦系统会导致带状电子注旋转，这两种聚焦方法都会导致电子注打到通道壁上，从而使得传输过程电流损耗大，流通率低。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统，实现了带状电子注的稳定聚焦和传输，以避免产生d1cotron不稳定以及电子注打到通道上，提高带状电子注的流通率。
[0010]为实现上述实用新型目的，本实用新型适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统，包括极靴和磁块，其特征在于，还包括两套楼梯型滑轨；
[0011]所述极靴为T型，楼梯型滑轨中间空开位置卡有T型极靴，T型极靴不能够纵向即滑轨长度方向滑动，只能够横向滑动以在宽度方向约束带状电子注，而相邻两个T型极靴之间放置磁块，从而使得极靴和磁块交错放置；
[0012]极靴为高纯度的铁加工而成，截面为T型，用于引导磁场向y方向传输；磁块为永磁，为极靴提供磁能；
[0013]滑轨为铝、不锈钢等不导磁材料加工而成；
[0014]磁块充磁方向为沿带状电子注传输方向，任意相邻两磁块磁场方向相反；极靴用于导磁，故而极靴产生带状电子注厚度方向的磁场垂直于带状电子注的带状表面，并且任意相邻两极靴磁场方向相反；
[0015]在带状电子注宽度上下沿传输方向两面各放置一套楼梯型滑轨，上下楼梯型滑轨以带状电子注宽度上下沿传输方向镜像放置，其上的极靴、磁块也成镜像配置，使上下极靴产生的磁场方向相对，使带状电子注约束在两套楼梯型滑轨之间；
[0016]极靴产生磁场的周期和幅值，根据带状电子注的电流大小、截面宽高比，进而计笪并O
[0017]本实用新型的目的是这样实现的。
[0018]本实用新型适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统，由于任意相邻两极靴磁场方向相反，并且磁场方向垂直于带状电子注的带状表面，同时，两套楼梯型滑轨以带状电子注宽度上下沿传输方向镜像放置，其上的极靴、磁块也成镜像配置，在故而带状电子注在厚度方向被聚焦，使之不再沿厚度方向扩散。此外，由于空间电荷力的作用，带状电子注也会沿宽度方向(X方向)展宽，此时通过调节(横向移动)被滑轨卡住极靴，从而使得上下两套楼梯型滑轨上的极靴能够在带状电子注截面两端产生磁场，并且该磁场能够对电子注宽度方向聚焦，通过滑动极靴，能够调节电子注截面两端磁场大小，从而使得宽度方向得到合适的聚焦。即上下两面的楼梯型滑轨通过调节极靴横向位置，能够同时为带状电子注提供宽度方向和厚度方向上的聚焦磁场，从而使得带状电子注稳定传输，并且实现较高的流通率。
[0019]此外本实用新型还具有以下有益效果:1、由于采用滑轨固定并调节极靴，使得聚焦系统调节简单。而采用极靴和磁块构成的永磁聚焦系统则具有体积小、重量轻，结构简单、生产成本低的优点；2、相对于螺线管直流聚焦系统聚焦带状电子注，本实用新型提出的滑轨型周期永磁聚焦系统能够在厚度方向和宽度方向对带状电子注进行聚焦，并且可以方便的调节聚焦磁场大小，从而使得打到电子注通道壁上的电流更小，获得更高的流通率。
【附图说明】
[0020]图1是带状电子注在螺线管中传输时不同位置的截面形状图；
[0021]图2是本实用新型适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统一种【具体实施方式】结构示意图；
[0022]图3是图2所示的适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统中，带状电子注传输方向初始位置距离7.5厘米处的截面形状图；
[0023]图4是图2所示的适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统中，带状电子注传输方向初始位置距离8厘米处的截面形状图；
[0024]图5是图2所示的适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统中，带状电子注传输方向初始位置距离8.5厘米处的截面形状图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本实用新型。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本实用新型的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
[0026]在本实施例中，如图2所示，本实用新型适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统，包括两套在带状电子注宽度上下沿传输方向两面镜像放置的楼梯型滑轨I以及放置在楼梯型滑轨上的极靴2和磁块3，两套楼梯型滑轨I上的极靴、磁块也成镜像配置，使上下极靴产生的磁场方向相对，从而使带状电子注约束在两套楼梯型滑轨I之间。
[0027]所述极靴为T型，楼梯型滑轨I中间空开位置恰好卡住T型极靴(为了清晰地看到楼梯型滑轨I的结构，左侧部分的极靴、磁块未画出)，从而使得T型极靴2不能够纵向即滑轨长度方向滑动(z方向)，只能够横向(X方向)滑动以在宽度方向(X方向)约束带状电子注，而相邻两个T型极靴2之间又恰好能够放置磁块3，从而使得极靴2和磁块3交错放置。
[0028]极靴2为高纯度的铁或其他导磁材料加工而成，截面为T型，用于引导磁场向y方向传输；磁块3为永磁，为极靴2提供磁能。
[0029]滑轨I为铝、不锈钢等不导磁材料加工而成；
[0030]磁块3充磁方向为沿带状电子注传输方向(z方向即滑轨长度方向)，任意相邻两磁块磁场方向相反；极靴2用于导磁，故而极靴2产生带状电子注厚度方向的磁场(y方向)，即垂直于带状电子注的带状表面，并且任意相邻两极靴2磁场方向相反，形成周期性磁场。
[0031]滑轨1、极靴2、磁块3的宽度、长度、高度、结构和数量可以根据实际情况进行调整；极靴2产生磁场的周期和幅值，根据带状电子注的电流大小、截面宽高比，进而计算。
[0032]实例
[0033]实例1:米用磁块(宽20謹，高10謹，厚3.5mm)，T型极靴(宽12謹，高10謹，厚1_，其中T型台阶0.5mm)和滑轨(可滑动范围20mm)构成永磁聚焦系统，聚焦系统磁周期为9mm，聚焦带状电子注。
[0034]在本实例中，带状电子注传输方向不同位置的截面形状图如图3?5所示。从图3?5我们可以看出，本实用新型适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统可以对带状电子注在厚度方向以及宽度方向进行聚焦，从而使得带状电子注稳定传输，并且实现较高的流通率。
[0035]实例2:采用椭圆柱形磁块(长轴20mm，短轴10mm，厚3.5mm)，T型极靴(宽8mm，高10mm，厚2mm，其中T型台阶0.5mm)和滑轨(可滑动范围20mm)构成永磁聚焦系统，聚焦系统磁周期为11_，聚焦带状电子注。
[0036]尽管上面对本实用新型说明性的【具体实施方式】进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于【具体实施方式】的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
【主权项】
1.一种适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统，包括极靴和磁块，其特征在于，还包括两套楼梯型滑轨； 所述极靴为T型，楼梯型滑轨中间空开位置卡有T型极靴，T型极靴不能够纵向即滑轨长度方向滑动，只能够横向滑动以在宽度方向约束带状电子注，而相邻两个T型极靴之间放置磁块，从而使得极靴和磁块交错放置； 极靴为高纯度的铁加工而成，截面为T型，用于引导磁场向y方向传输；磁块为永磁，为极靴提供磁能； 滑轨为铝或不锈钢加工而成； 磁块充磁方向为沿带状电子注传输方向，任意相邻两磁块磁场方向相反；极靴用于导磁，故而极靴产生带状电子注厚度方向的磁场垂直于带状电子注的带状表面，并且任意相邻两极靴磁场方向相反； 在带状电子注宽度上下沿传输方向两面各放置一套楼梯型滑轨，上下楼梯型滑轨以带状电子注宽度上下沿传输方向镜像放置，其上的极靴、磁块也成镜像配置，使上下极靴产生的磁场方向相对，使带状电子注约束在两套楼梯型滑轨之间； 极靴产生磁场的周期和幅值，根据带状电子注的电流大小、截面宽高比，进而计算。
【专利摘要】本实用新型公开了一种适用于带状电子注的周期永磁聚焦系统，由于任意相邻两极靴磁场方向相反，并且磁场方向垂直于带状电子注的带状表面，同时，两套楼梯型滑轨以带状电子注宽度上下沿传输方向镜像放置，其上的极靴、磁块也成镜像配置，在故而带状电子注在厚度方向被聚焦，使之不再沿厚度方向扩散。此外，通过调节(横向移动)被滑轨卡住极靴，从而使得上下两套楼梯型滑轨上的极靴能够在带状电子注截面两端产生磁场，并且该磁场能够对电子注宽度方向聚焦，通过滑动极靴，能够调节电子注截面两端磁场大小，从而使得宽度方向得到合适的聚焦，这样带状电子注稳定传输，并且实现较高的流通率。
【IPC分类】H01J23/087
【公开号】CN204696069
【申请号】CN201520352892
【发明人】王战亮, 刘红伟, 魏元璋, 石先宝, 宫玉彬, 黄华
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年5月27日
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