外置陰極獨立調諧微波電子槍的製作方法

2023-07-23 10:21:46

專利名稱：外置陰極獨立調諧微波電子槍的製作方法
技術領域：
本發明涉及的一種外置陰極獨立調諧微波電子槍是產生高性能電子束的一種裝
置，屬於帶電粒子加速器及自由電子雷射領域。
背景技術：
隨著自由電子雷射、電子直線加速器對電子束性能要求的提高，產生高性能電子 束裝置即電子槍應運而生。目前能滿足這一要求的微波電子槍有熱陰極微波電子槍和光陰 極微波電子槍等。熱陰極微波電子槍自上世紀八十年代問世以來，已在不同的電子直線加 速器中採用，但它的能散較大，為此需採取a-磁鐵、四極磁鐵等附加設備才能使束流能散 變小，但同時也減小了束流強度，致使它的束流很難滿足高流強的要求，且使該電子槍的尺 寸大大加大，這說明這類熱陰極微波電子槍很難產生高流強、低能散的電子束。與此同時， 這類電子槍存在電子反轟現象，使電子槍的壽命也大為縮短。光陰極微波電子槍經過上世 紀有關實驗室科學工作者的研究，現巳成熟被廣泛應用到要求高束流品質(即短脈衝、高 流強、低能散、低發散度)的電子直線加速器以及自由電子雷射裝置中，但它需要高穩定的 短波高功率雷射器以及高穩定度的亞皮秒級的時序及同步系統，使技求難度加大和體積尺 寸也較大，且十分昂貴。上述兩種微波電子槍的尺寸都較大，很難在小型裝置上採用。
本發明在於針對他們的大尺寸和系統複雜性提出了外置陰極獨立調諧微波電子 槍結構，使電子槍的尺寸大大減小，且又能產生良好的電子束流。與本發明最接近的是採取 內置式熱陰極形式的獨立調諧微波電子槍(ITC-RF GUN)，但至今未見該類槍試驗結果的報 導。

發明內容
本發明的技術問題是克服上述內置熱陰極和光陰極微波電子槍的體積大，技術 複雜之缺點，提供一種外置熱陰極獨立調諧微波電子槍，解決製造工藝，使其結構簡單，電 子束性能優良，為緊湊型自由電子雷射及電子直線加速器提供了新型的電子束源裝置。
本發明的技術解決方案外置陰極獨立調諧微波電子槍由二個緊相連的且微波功 率彼此隔離的微波腔體與外熱陰極組成；外熱陰極置於微波腔體外，並與微波腔體焊接成 一體；微波腔體的第一腔的微波功率通過第一腔輸入波導饋入，第一腔輸入波導耦合口的 對面有調諧機構，調諧機構用於對第一腔的諧振頻率進行微調，調諧機構與微波腔體的一 側通過釺焊相連；微波腔體的第二腔的微波功率通過第二腔輸入波導饋入；第一腔輸入波 導和第二輸入波導分別與微波腔體通過釺焊相連，兩者位於微波腔體的不同縱向位置，且 兩者饋入方向彼此垂直，並分別同饋入微波功率的波導傳輸線相連；冷卻水管接頭與微波 腔體的冷卻水槽釺焊連接在一起，微波腔體的溫度恆定通過冷卻水管接頭引入的恆溫水得 以保持。 本發明的工作原理外置熱陰極發射出來的電子束，對微波場來說是直流電子束， 即連續電子束，這一連續電子束進入微波腔的第一腔時，由於饋入的微波功率在其中建立起微波電場是按微波頻率正弦波變化，因此進入該腔的電子束一部分將被加速，而另一部 分將被減速，致使這些電子的速度發生了變化，部分電子被減速後而丟失，而另一部分電子 被群聚在某一微波場相位附近在腔中繼續加速前進，使連續的電子束就變成了脈衝電子 束。這一群聚電子束的過程稱之為聚束或叫聚相。被群聚了的電子束穿過中間闌片的孔進 入微波腔體的第二腔，如若第二腔的微波電場和相位適當，這些被第一腔聚束了的電子束 將被進一步聚束和加速，由於第二腔中的微波電場的大小和場的相位可以獨立於饋入第一 腔的微波功率進行調節，因此可使電子束被聚束在一個很小的相位上加速。由此可知此時 從該槍引出的電子束具有短脈衝(ps級)、高流強(數十安培)、低能散(小於0.5%)等優 良性能。另本發明的微波腔中的電場很高(達80MV/m)，這使電子束的能量在幾釐米的距離 內被加速到2MeV。此時電子的速度已接近光速(電子的相對速度為0. 979)，因此空間電荷 效應已大為減弱，使電子束的性能在傳輸過程中變化較小。
本發明與現有技術相比的優點在於 (1)現有的熱陰極微波電子槍的陰極都是置於腔內壁，即置於腔內，發射的電子是 因微波電場所致，由於微波電場隨時間變化是正弦波關係，這導致引出的電子束的能量及 流強(因二分之三次方關係)都是時間的函數，而腔中的電場大小取決於腔內擊穿場強限 制，其相位是不可調的，因此要得到低能散的束流它只有依賴整個微波電子槍後的輔助設 備，如a-磁鐵、次諧波聚束腔(SHB)等。這樣一來，雖然可以將束流能散降低，但束流強度 也減小了，且設備尺寸大大加大，因此其複雜性增加了，造價也增加了。內置熱陰極獨立調 諧微波電子槍雖然相位和功率可調，但由於初始電子束是依賴於第一腔的微波電場引出， 這就導致在有限的可變參數條件下很難得到性能優良的電子束。本發明吸收了內置熱陰極 獨立調諧微波電子槍的優點，即兩腔的功率大小及其相位可調，而又克了第一腔中的原始 電子束的強度以及其能量取決該腔的微波場的缺點；而且外置陰極發射的電子束流強及其 初始能量均可獨立於微波功率源系統進行調節(調節燈絲加熱電流可改變發射能力、調節 陰極同微波腔壁間的電壓可調節束流強度及其能量)，這為模擬設計以及試驗增加了三個 可變參量，因此較易得到滿足設計要求的槍的結構尺寸、微波功率的最佳參數。與此同時本 發明採用外置陰極消除了電子反轟現象，延長了電子槍的使用壽命。 (2)本發明同光陰極微波電子槍相比，其主要優點在於體積小、技術難度低，如光 陰極微波電子槍需要一複雜的雷射系統，且要求它的雷射束與微波功率嚴格同步，其同步 要求小於lps、雷射束騎在微波電場的相位上的精度小於1度。這些在本發明的電子槍沒有 這些要求，與此同時光陰極槍要求場強高於100MV/m，而本發明的槍中的場約為80MV/m。這 些都使得本發明的電子槍的難度和複雜性大為降低，因此造價也大大降低，不足光陰極微 波電子槍造價的十分之一。另外光陰極微波電子槍由於需要一短波長的高功率雷射系統， 因此要求置放電子槍的環境具有防震、十分乾淨等條件。而本發明的槍可工作在一般實驗 室環境中。從模擬計算和出束試驗測試參數看，本發明的槍的束流參數同光陰極槍相比基 本相同。 (3)本發明已通過試驗證明它具有高流強、短脈衝、低能散的束流品質，且體積較 小，完全可用於對束流品質要求較高、且體積較小的電子直線加速器。


圖la為本發明的外置陰極獨立調諧微波電子槍的主剖視圖、圖lb為圖la的側剖
視圖、圖lc為圖la中的A-A處的斷面圖、圖ld為圖la中的B向局部視圖； 圖2a為微波腔體的主視圖、圖2b為圖2a中的A-A斷面圖、圖2c為圖2a中的B-B
斷面圖、圖2d為本發明微波腔體的俯視圖； 圖3為本發明的調諧機構組件結構圖； 圖4為本發明的第一腔輸入波導結構圖； 圖5a為本發明第二腔輸入波導的主視剖面圖、圖5b為本發明第二腔輸入波導的 俯視剖面圖； 圖6為本發明的電子槍性能測試裝置示意圖。
具體實施例方式
如圖la-ld所示，本發明外置陰極獨立調諧微波電子槍由二個緊相連的且微波功 率彼此隔離的微波腔體2 (可採用S-波段諧振腔)與外熱陰極1組成；外熱陰極1置於微 波腔體2外，並與微波腔體2通過碟形法蘭201氬弧焊成一體。外熱陰極1為外購件，它有 一熱陰極和陽極，外熱陰極1的陰極和陽極間以陶瓷管彼此絕緣，以便加上15kV脈衝高壓 引出電子束；要求外熱陰極產生的電子束流強為2A，電子束的束腰處在微波腔體的第一腔 中心，束腰直徑為2mm，陽極上焊有一碟形可伐法蘭並加工有一定位槽，外熱陰極1與微波 腔體2通過各自的可伐法蘭氬弧焊接相連，以確保超高真空要求。外熱陰極1的陽極上的 定位槽以確保外熱陰極1與微波腔體2通過氬弧焊焊接時它們的軸彼此重合。
微波腔體2的第一腔的微波功率通過第一腔輸入波導4饋入，微波腔體2的第一 腔耦合口的對面有調諧機構3，調諧機構3用於對第一腔的諧振頻率進行微調，調諧機構3 與微波腔體2的一側在氫爐中釺焊相連以確保超高真空要求；微波腔體2的第二腔的微波 功率通過第二腔輸入波導5饋入；第一腔輸入波導4和第二輸入波導5分別與微波腔體2 通過釺焊相連，兩者位於微波腔體2的不同縱向位置，且兩者饋入方向彼此垂直，並分別同 饋入微波功率的波導傳輸線相連；冷卻水管接頭6與微波腔體2的冷卻水槽釺焊連接在一 起，微波腔體2的溫度恆定通過冷卻水管接頭6引入的恆溫水得以保持。外熱陰極1的電 極同外接燈絲電源相接，且同脈衝高壓電源相連，調節燈絲電流及脈衝高壓的值可以得到 不同束流強度和電子的初始能量。調節微波功率源的波導傳輸系統中的衰減器611、移相器 608來調節饋入第一腔、第二腔的微波功率和相位，以得到高性能的電子束。
如圖2a_圖2d所示，本發明的微波電子槍腔體的腔體斷面剖面圖。微波諧振腔2 的第一腔由前端闌片202、第一腔體圓環203、中間闌片204前端面以及碟形法蘭201組成。 第一腔的前端闌片202、第一腔體圓環203、中間闌片204前端面經過精密加工後，利用工夾 具在氫爐中釺焊為一體，並確保超高真空性能，然後碟形法蘭201和微波腔體2在氫爐中釺 焊為一體；微波腔體2的第二腔由中間闌片204的後端面、第二腔體圓環205、後端闌片206 及連接法蘭207組成。第二腔的中間闌片204後端面、第二腔體圓環205、後端闌片206及連 接法蘭207經過精密加工後，利用精密工夾具在氫爐中釺焊為一體，並確保超高真空性能； 第二腔體園環205上外壁上有兩個不透的調整孔用以調整第二腔的諧振頻率，調整孔的直 徑一般為6 8mm。
連接法蘭207由不鏽鋼加工而成，碟形法蘭201由0. 5mm可伐板衝壓而成，然後在 氫爐中與前端闌片202釺焊為一體。 第一腔由前端闌片202、第一腔體圓環203、中間闌片204、第二腔由中間闌片204、 第二腔體圓環205、後端闌片206均由高導電率(電導率s > 5.8X107S/m)無氧銅材料 精加工而成，精密加工要求微波腔體2的所有部件暴露在腔內的表面粗糙度均要求達到 0. 16iim，尺寸精度為士5iim。數控車床難以滿足表面粗糙度要求，為達到上述的加工精度 和表面粗糙度要求，本發明採取金剛石刀精密切削加工，且所有R弧的加工採用特殊的回 旋刀架及金剛石刀切削加工而成。加工後，利用特殊工夾具將組成微波腔體2的第一腔的 部件前端闌片202、第一腔體圓環203、中間闌片204的前端面、第一腔輸入波導4以及調 諧機構3組裝在一起，利用網絡分析儀對其微波參數進行測試和調整以達到要求。同樣將 部件中間闌片204的後端面、第二腔體圓環205、後端闌片206及第二腔輸入波導5組裝在 一起進行微波參數測試和調整。它們合乎要求後，利用工夾具將碟形法蘭201、前端闌片 202、第一腔體圓環203、中間闌片204、第二腔體圓環205、後端闌片206及連接法蘭207組 裝在一起，在氫爐中釺焊成整體形成微波腔體2，檢漏合格後，再將外熱陰極1與微波腔體2 通過碟形法蘭201氬弧焊成一體。 如圖3所示，調諧機構3由調諧杆外套302、調諧杆304、矽青銅彈簧片303以及調 諧杆驅動機構301組成。調諧杆外套302同微波腔體2的第一腔通過釺焊為一體。調諧杆 驅動機構301和調諧杆304，通過螺釘緊固為一體，然後通過調諧杆驅動機構301的法蘭同 調諧杆外套302密封緊固為一體。經檢漏不漏，以確保超高真空性能。矽青銅彈簧片303 嵌在調諧杆304的槽內。在將調諧驅動機構301、調諧杆304同調諧杆外套302裝配時，先 將裝有矽青銅彈簧片303的調諧杆304進入調諧杆外套302，並確保調諧杆304同調諧杆 外套302電接觸良好後再緊固密封螺釘以確保超高真空性能。調諧杆304在調諧驅動機構 301驅動下可以在微波腔體2的第一腔中進出10mm。 如圖4所示，第一腔輸入波導4由第一波導法蘭401和第一收縮波導402組成。第 一波導法蘭401和第一收縮波導402先在氫爐中釺焊為一體，然後再利用工夾具在氫爐中 與微波腔體2的第一腔釺焊在一起。 如圖5a、圖5b所示，第二腔輸入波導5由第二波導法蘭501和第二收縮波導502 組成，第二波導法蘭501和第二收縮波導502先在氫爐中釺焊為一體，然後再利用工夾具在 氫爐中與微波腔體2的第二腔釺焊在一起。 本發明中的第一波導法蘭401和第二波導法蘭501均為SLAC型，由不鏽鋼加工而 成，它與外接功率源的傳輸線波導通過無氧銅密封墊片緊固密封。第一收縮波導402和第 二收縮波導502由無氧銅材料加工而成。第一收縮波導402和第二收縮波導502的收縮形 狀尺寸滿足與微波腔體2的第一腔和第二腔連接時的耦合係數為1. 4。
外熱陰極1為外購件，它由熱陰極和陽極以及真空絕緣的陶瓷管等組成。熱陰極 為間熱式儲存式陰極，即熱陰極由加熱燈絲和陰極構成；陽極是一特殊形狀的不鏽鋼法蘭， 在法蘭的外沿釺焊有由可伐材料衝壓而成的碟形法蘭。陽極和陰極之間用真空陶瓷管隔 開，陶瓷管同陰極、陽極在真空爐內釺焊為一體，並確保超高真空要求。當燈絲電流為所需 值時，陰極將發射所需的大量電子，這些電子在陽極施加脈衝高壓(15kV)時被引出。被引 出的電子束性能要求為電子束動能為15keV，束流強度為2A，束腰直徑為2mm，束腰位置在微波腔體2的第一腔的中心。 對這種結構的電子槍進行模擬計算，結果表明，這種微波電子槍在適當的腔體尺寸以及適當的功率和相位搭配時能產生高性能的電子束，即能得到高流強、短脈衝、低能散的電子束。依據上述模擬結果所得有關參數設計了電子槍結構。第一腔將外熱陰極發射的電子束進行聚束和加速，使電子束的能量提高到幾百千電子伏特，然後進入第二腔。在第二腔中電子束在適當的功率和相位(相對於第二腔)上繼續被聚相和加速，由於第一腔和第二腔的功率和相位是可以獨立調節且兩者之間的距離是必須優化選取，考慮到兩腔的微波功率必須隔離和電子束在中間闌片的孔中飛行時間以及電子束在第二腔中聚束和加速過程等因素，優化結果得兩腔的距離和孔的直徑分別為36mm和10mm。根據優化結果，第一腔的功率為0. 3麗，第一腔的功率為1. 62麗，調節相位在較佳值時，從第二腔弓I出的束流具有較低的能散和很短的脈衝，且電子束在兩腔中被充分聚相，因此束流強度被大大提高，由於兩腔中的加速電場很高，特別是第二腔中的場強高達 80MV/m以上，因此電子束的能量
可達2MeV左右，此時電子的速度已接近光速(P = = Q'979 )，這就大大減弱了空間電荷效
應。另外本發明是採用外陰極，因此幾乎不存在電子返轟現象。加工後，兩腔的諧振頻率的一致性是該微波電子槍能否正常工作的主要技術難題之一。設計表明第一腔的尺寸精度為0. 5 i！ m，這樣高的精度僅靠精密加工來確保頻率在設計值上是十分困難的，為降低加工精度難度，又能確保兩腔的工作頻率嚴格符號設計要求和一致，在第一腔的功率輸入耦合口的對面增加一調諧機構3，用調諧機構3來補償加工的失差。第二腔壁上設計了兩個調整小孔以便通過擠壓或拉伸它使工作頻率符合設計要求。由於腔表面場強很高，因此腔內壁的表面粗糙度要求十分高，要求表面粗糙度好於0. 16 i！ m，要達到這一要求又不允許採取精磨和機械拋光加工工藝，因這些加工會降低無氧銅村料的高導電性能，增加腔耗，為此，為確保表面擊穿場強閾值高於100MV/m，採取金剛石刀切削工藝，其內表面的圓弧面用特珠的迴旋力架加工，而不採用數控車床加工。這樣的加工工藝可使其表面粗糙度優於設計要求值。腔體部件加工後經尺寸測量符合要求後在氫氣焊接爐中進行釺焊。焊後檢漏不漏(總漏率q《1X10—1Qpa. 1/s)後，藉助於微波網絡分析儀，分別調節微波腔體2的第一腔、第二腔的耦合口尺寸，使其微波參數達到設計要求值，然後將微波腔體2與第一輸入波導及法蘭4和第二輸入波導及法蘭5在氫爐中釺焊成整體。 微波腔體2參數測量後，將外熱陰極1與微波腔體2通過彼此的碟形法蘭氬弧焊接焊成一體。檢漏不漏後，將該槍在一測試裝置上進行熱測，即進行出束試驗。
本發明的外置陰極獨立調諧微波電子槍加工完成後，需對其性能進行測試，為此搭建了該槍的測試平臺(測試裝置)。 圖6是該外置陰極獨立調諧微波電子槍的性能測試裝置示意圖。本發明的外置陰極獨立調諧微波電子槍的測試裝置由以下部分組成外置陰極獨立調諧微波電子槍601、用於測量束流強度的束流變壓器602、用於測量束斑尺寸的螢光靶(FLAG)603、用於測量束團長度的加速管604、用於給條文相機提供束團長度信息OTR靶605、用於測量束流能量和能譜的磁鐵分析儀606、分析鐵後的螢光靶607、用於調節進入第二腔和加速管的微波功率相位的微波移相器608、用以分配進入第一腔的微波功率的功分器610、用於調節進入微波腔體2的第二腔的微波功率的衰減器611、為第一腔傳輸功率的帶有抽氣的波導及真空離子泵613、給第二腔提供微波功率測量的波導及離子泵612、用於將來自速調管的功率分配
到電子槍及加速管的功分器609。上述這些微波元件及部件按圖6所示的布局將它們通過
金屬密封連接在一起，並確保超高真空性能。 上述測試裝置完成後按以下流程測試電子槍的性能 (1)啟動真空離子泵和水冷系統運行； (2)當微波腔體2的真空度好於2X10—6pa時，激活外熱陰極電子槍，激活過程始終維持真空好於5X 10—5pa，此過程約需3-4天； (3)當整個測試裝置的真空度好於2X 10—6pa，微波腔體2以及加速管604溫度恆定在設計值(42°C)時，開始饋入微波功率進入微波腔體2和加速管604，微調信號源頻率使第二腔諧振。啟動調諧杆驅動機構301，驅動調節調諧杆304使第一腔諧振。然後對微波電子槍進行老練，饋入功率老練時必須維持真空好於1X10—4pa。當真空好於1X10—5pa，再稍加微波功率，在真空符號要求下逐漸增加饋入功率。當功率達到一定值時，微波腔體2中會出現微波放電、電子倍增現象，此時應停止增加功率，等待此現象消亡，然後再稍加微波功率，重複上述過程直至饋入微波功率略高於設計值，而微波腔體2內又無電子倍增現象出現。此老練過程需一周以上； (4)老練結束，進行出束試驗，測試束流參數預熱外置陰極燈絲，然後加陽極電壓至設計值，再調節微波功率為設計值，調節時序系統參數使陽極脈衝電壓、調製器、微波信號源同步，觀測束流變壓器上束流波形及其強度、觀察Flag上束流光斑，最後微調時序、調節移相器、衰減器等使束流參數最佳。 利用加速管604和分析磁鐵606測量束流能量和束團長度。測試結果表明本發明具有良好的束流性能，典型的束流參數如下表1所示。表1 :典型的束流參數表外置陰極燈絲電流2. 8A陽極電壓15kV第一腔微波功率0. 30麗第二腔微波功率1. 62麗束流能量1. 9MeV宏脈衝流強280mA束團脈衝流強18A束團長度5. 6ps束流能散0. 57%本發明未詳細闡述部分屬於本領域公知常識。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
外置陰極獨立調諧微波電子槍，其特徵在於由二個緊相連的且微波功率彼此隔離的微波腔體(2)與外熱陰極(1)組成；外熱陰極(1)置於微波腔體(2)外，並與微波腔體(2)焊接成一體；微波腔體(2)的第一腔的微波功率通過第一腔輸入波導(4)饋入，第一腔輸入波導(4)耦合口的對面有調諧機構(3)，調諧機構(3)用於對第一腔的諧振頻率進行微調，使第一腔和第二腔的諧振頻率相同，調諧機構(3)與微波腔體(2)的一側通過釺焊相連；微波腔體(2)的第二腔的微波功率通過第二腔輸入波導(5)饋入；第一腔輸入波導(4)和第二輸入波導(5)分別與微波腔體(2)通過釺焊相連，兩者位於微波腔體(2)的不同縱向位置，且兩者饋入方向彼此垂直，並分別同饋入微波功率的波導傳輸線相連；冷卻水管接頭(6)與微波腔體(2)的冷卻水槽釺焊連接在一起，微波腔體(2)的溫度恆定通過冷卻水管接頭(6)引入的恆溫水得以保持。
2. 根據權利要求1所述的外置陰極獨立調諧微波電子槍，其特徵在於所述微波腔 體(2)由第一腔、第二腔及碟形法蘭(201)組成；第一腔由前端闌片(202)、第一腔體圓環 (203)和中間闌片(204)的前端面組成，它們在氫爐中釺焊後形成，當饋進微波功率時，該 第一腔中將建立起微波電場對電子束進行聚束和加速，碟形法蘭(201)與前端闌片(202) 在氫爐中釺焊在一起，通過碟形法蘭(201)與外置熱陰極(1)的碟形法蘭氬弧焊為一體，以 確保真空密封；微波腔體(2)的第二腔由中間闌片(204)的後端面、第二腔體圓環(205)、 後端闌片(206)及連接法蘭(207)組成，它們在氫爐中釺焊成一體並確保真空密封性，即通 過真空檢漏不漏，連接法蘭(207)用於同束流引出真空管道密封連接，當給第二腔饋入微 波功率時，該腔中將建立起80MV/m以上的極高微波電場，如果該微波電場的相位和大小適 當，該微波電場對來自第一腔的電子束進一步聚束和加速，使電子束在腔中獲得近2MeV的 能量；中間闌片(204)的兩端面分別是第一腔和第二腔的腔端面，同時它又將第一腔和第 二腔分開，中間闌片(204)中心有一通孔，孔的直徑選為允許束流通過，而微波功率不能通 過，以達到第一腔和第二腔之間的微波功率彼此隔離，致使可以獨立調節第一腔和第二腔 的功率及其相位。
3. 根據權利要求1所述的外置陰極獨立調諧微波電子槍，其特徵在於所述的調諧機 構(3)由調諧杆外套(302)、調諧杆(304)、矽青銅彈簧片(303)以及調諧杆驅動機構(301) 組成；調諧杆(304)位於調諧杆外套(302)之內，它可以在調諧杆外套內移動；矽青銅彈簧 片(303)嵌在調諧杆(304)上，位於離調諧杆(304)端面半個波長處，以確保調諧杆(304) 移動時調諧杆(304)與調諧杆外套(302)電接觸良好；調節調諧杆(304)端面在第一腔中 的位置可以改變第一腔的諧振頻率，使用前調節好後，它的位置在運行使用時不需調節，調 諧杆(304)在調諧驅動機構(301)驅動下可以進出入第一腔，最大調節量為10mm。
4. 根據權利要求2所述的外置陰極獨立調諧微波電子槍，其特徵在於所述第二腔體 園環(205)上外壁上有兩個不透的調整孔用以調整第二腔的諧振頻率。
5. 根據權利1所述外置陰極獨立調諧微波電子槍，其特徵在於所述第一腔輸入波導 (4)由第一波導法蘭(401)和第一收縮波導(402)組成；第一波導法蘭(401)和第一收縮 波導(402)在氫爐或在真空爐中釺焊為一體，然後在氫爐中將第一腔輸入波導(4)同微波 腔體(2)的第一腔的耦合口釺焊為一體。
6. 根據權利1所述外置陰極獨立調諧微波電子槍，其特徵在於所述的第二腔輸入波 導(5)由第二波導法蘭(501)和第二收縮波導(502)組成，第二波導法蘭(501)和第二收縮波導(502)在氫爐或在真空爐中釺焊為一體，然後在氫爐中將第二腔輸入波導(5)同微 波腔體(2)的第二腔的耦合口釺焊為一體。
7. 根據權利5或6所述外置陰極獨立調諧微波電子槍，其特徵在於所述第一波導法 蘭(401)和第二波導法蘭(501)均為SLAC型，由不鏽鋼加工而成，它與外接功率源的傳輸 線波導通過無氧銅密封墊片緊固密封。
8. 根據權利5或6所述外置陰極獨立調諧微波電子槍，其特徵在於所述第一收縮波 導(402)和第二收縮波導(502)由無氧銅材料加工而成；第一收縮波導(402)和第二收縮 波導(502)的收縮形狀尺寸滿足與微波腔體(2)的第一腔和第二腔連接時的耦合係數為 1. 4。
9. 根據權利2所述外置陰極獨立調諧微波電子槍，其特徵在於所述蝶形法蘭(201) 由O. 5mm可伐板衝壓而成，然後在氫爐中與前端闌片(202)釺焊為一體。
10. 根據權利l所述外置陰極獨立調諧微波電子槍，其特徵在於所述微波腔體(2)的第一腔和第二腔的諧振頻率相同。
全文摘要
外置陰極獨立調諧微波電子槍由外置陰極即二極槍、微波腔體、調諧機構、第一腔輸入波導、第二腔輸入波導和冷卻水管組成；外置陰極與微波腔體通過可伐法蘭氬弧焊接相連，調諧機構同微波腔體在氫爐中釺焊相連，第一腔輸入波導和第二腔輸入波導同微波腔通過釺焊相連，但第一腔輸入波導和第二腔輸入波導在微波腔體的不同縱向位置相連且在角向方向互相垂直，然後分別同饋入微波功率的波導傳輸線相連。本發明解決了製造工藝，使電子槍結構簡單，電子束性能優良，為緊湊型自由電子雷射及電子直線加速器提供了新型的電子束源裝置。
文檔編號H05H7/00GK101778527SQ20101010527
公開日2010年7月14日 申請日期2010年2月3日 優先權日2010年2月3日
發明者馮光耀, 盧盛寬, 尚雷, 龐鍵, 樊明武, 洪義麟, 裴元吉, 賈大春, 金凱, 黃貴榮 申請人:中國科學技術大學