取區(qū)，進而降低微波輸出功率。所述同軸內(nèi)導(dǎo)體9直徑較大的部分通過支撐桿與陽極外筒連接，以形成微波同軸提取區(qū)。
[0041]其中，所述第一環(huán)形金屬柵網(wǎng)5、第二環(huán)形金屬柵網(wǎng)6、第三環(huán)形金屬柵網(wǎng)7和第四環(huán)形金屬柵網(wǎng)8為具有相同圓心不同半徑的金屬柵網(wǎng)；且四個環(huán)形金屬柵網(wǎng)(5，6，7，8)與耦合板14、金屬支撐區(qū)15組成諧振腔。
[0042]在這種技術(shù)方案中，第一環(huán)形金屬柵網(wǎng)5的作用是將平絨陰極發(fā)射產(chǎn)生的強流電子束引入到諧振腔內(nèi)，第二環(huán)形金屬柵網(wǎng)6、第三環(huán)形金屬柵網(wǎng)7—端固定在器件陽極3，另外一端懸空，且與耦合板14存在一定間隔，其作用是引導(dǎo)強流電子束在諧振腔內(nèi)傳輸并通過邊耦合完成束波強相互作用，產(chǎn)生高功率微波。第四環(huán)形金屬柵網(wǎng)8與耦合板14及同軸內(nèi)導(dǎo)體9連接，其作用是將參與完束波互作用的電子束引入到電子吸收集內(nèi)，防止電子束反射再重新進入諧振腔，影響微波輸出。同軸內(nèi)導(dǎo)體9的一端與耦合板14連接，另外一端通過兩個前后間隔四分之一傳輸微波波長的支撐桿10與陽極3固定連接，其作用是使器件傳輸微波TEM模式。模式轉(zhuǎn)換器11的作用是將TEM模式轉(zhuǎn)換為TMo1模式。
[0043]在這種技術(shù)方案中，用真空獲得裝置將強流電子束徑向向內(nèi)發(fā)射無磁場高功率微波器件內(nèi)真空度處理到毫帕量級。陰陽極之間施加高電壓，當(dāng)電壓強度達到陰極材料的電子發(fā)射閾值時，平絨陰極發(fā)射產(chǎn)生徑向向內(nèi)強流電子束。強流電子束在第一環(huán)形金屬柵網(wǎng)引導(dǎo)下徑向向內(nèi)傳輸進入諧振腔，并在第二環(huán)形金屬柵網(wǎng)6和第三環(huán)形金屬柵網(wǎng)7的引導(dǎo)下，在諧振腔內(nèi)完成束波互作用，電子束將能量交給微波場，產(chǎn)生高功率微波。剩余電子束經(jīng)第四環(huán)形金屬柵網(wǎng)8引導(dǎo)，被同軸內(nèi)導(dǎo)體吸收。高功率微波以TEM模式通過同軸內(nèi)導(dǎo)體與陽極外波導(dǎo)構(gòu)成的同軸波導(dǎo)傳輸，并經(jīng)模式轉(zhuǎn)換器以TMo1模式經(jīng)天線輻射出去。
[0044]在上述技術(shù)方案中，所述絕緣子為增強尼龍絕緣子，其由增強尼龍制備而成。
[0045]在上述技術(shù)方案中，所述微波器件還包括:微波輻射天線12，其連接在所述陽極的另一個端面上用于將微波輻射出去。
[0046]在上述技術(shù)方案中，所述微波福射天線為圓錐喇機天線，所述圓錐喇機天線的天線窗由聚四氟乙烯制備而成。
[0047]在上述技術(shù)方案中，所述陽極為無磁不銹鋼陽極，其由無磁不銹鋼制備而成，所述金屬網(wǎng)支撐區(qū)的上部采用凹陷結(jié)構(gòu)，以減少陰極尖端放電的可能性。
[0048]在上述技術(shù)方案中，所述同軸內(nèi)導(dǎo)體為無磁不銹鋼同軸內(nèi)導(dǎo)體，其由無磁不銹鋼制備而成。
[0049]在上述技術(shù)方案中，所述第一環(huán)形金屬柵網(wǎng)、第二環(huán)形金屬柵網(wǎng)、第三環(huán)形金屬柵網(wǎng)和第四環(huán)形金屬柵網(wǎng)均為厚度為0.1cm的無磁不銹鋼環(huán)形金屬柵網(wǎng)，其由無磁不銹鋼制備而成。
[0050]在上述技術(shù)方案中，所述第一環(huán)形金屬柵網(wǎng)5與第二環(huán)形金屬柵網(wǎng)6的間隔空間的距離為1.8cm;所述第二環(huán)形金屬柵網(wǎng)6與第三環(huán)形金屬柵網(wǎng)7的間隔空間的距離為1.8cm;所述第三環(huán)形金屬柵網(wǎng)7與第四環(huán)形金屬柵網(wǎng)8的間隔空間的距離大于1.8cm;由四個環(huán)形金屬柵網(wǎng)(5，6，7，8)徑向分隔成的三個間隔空腔之間通過變耦合效應(yīng)聯(lián)系在一起，所述第三環(huán)形金屬柵網(wǎng)7與第四環(huán)形金屬柵網(wǎng)8的間隔空間的距離變大的原因是為了使電子有足夠的減速空間，從而更好的把電子的動能轉(zhuǎn)化為微波能量。
[0051]優(yōu)選的是，所述第二環(huán)形金屬柵網(wǎng)和第三環(huán)形金屬柵網(wǎng)的一端均與所述陽極連接，另一端均懸空在所述容納腔內(nèi)并與所述耦合板間隔lcm。
[0052]優(yōu)選的是，所述支撐桿有兩根，兩根支撐桿間隔四分之一傳輸微波波長;所述支撐桿為無磁不銹鋼支撐桿，其由無磁不銹鋼制備而成。
[0053]盡管本實用新型的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本實用新型的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實用新型并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權(quán)項】
1.一種強流電子束徑向向內(nèi)發(fā)射無磁場高功率微波器件，其特征在于，包括: 陽極，其為具有容納腔的圓柱體，所述容納腔的內(nèi)部設(shè)置金屬網(wǎng)支撐區(qū)； 陰極，其設(shè)置在所述容納腔內(nèi)并通過絕緣子連接在所述陽極的一個端面上;所述陰極為環(huán)形結(jié)構(gòu);所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面上附著平絨以產(chǎn)生徑向向內(nèi)發(fā)射的環(huán)形電子束； 同軸內(nèi)導(dǎo)體，其通過支撐桿連接在所述容納腔內(nèi)；所述同軸內(nèi)導(dǎo)體的一端位于所述陰極的環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)；且所述同軸內(nèi)導(dǎo)體與所述容納腔形成同軸結(jié)構(gòu);所述同軸內(nèi)導(dǎo)體的另一端連接模式轉(zhuǎn)換器； 耦合板，其連接在所述同軸內(nèi)導(dǎo)體的端面上并位于所述陰極的環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)； 第一環(huán)形金屬柵網(wǎng)，其套設(shè)在所述同軸內(nèi)導(dǎo)體上并與同軸內(nèi)導(dǎo)體形成同軸結(jié)構(gòu);所述第一環(huán)形金屬柵網(wǎng)通過金屬網(wǎng)支撐區(qū)與所述陽極連接;所述第一環(huán)形金屬柵網(wǎng)與耦合板連接，并位于所述平絨的下方； 第二環(huán)形金屬柵網(wǎng)，其位于所述第一環(huán)形金屬柵網(wǎng)內(nèi)并與第一環(huán)形金屬柵網(wǎng)形成間隔空腔;所述第二環(huán)形金屬柵網(wǎng)通過金屬網(wǎng)支撐區(qū)與所述陽極連接； 第三環(huán)形金屬柵網(wǎng)，其位于所述第二環(huán)形金屬柵網(wǎng)內(nèi)并與第二環(huán)形金屬柵網(wǎng)形成間隔空腔;所述第三環(huán)形金屬柵網(wǎng)通過金屬網(wǎng)支撐區(qū)與所述陽極連接； 第四環(huán)形金屬柵網(wǎng)，其位于所述第三環(huán)形金屬柵網(wǎng)內(nèi)并與第三環(huán)形金屬柵網(wǎng)和同軸內(nèi)導(dǎo)體形成間隔空腔;所述第四環(huán)形金屬柵網(wǎng)分別與所述耦合板、同軸內(nèi)導(dǎo)體連接； 其中，所述第一環(huán)形金屬柵網(wǎng)、第二環(huán)形金屬柵網(wǎng)、第三環(huán)形金屬柵網(wǎng)和第四環(huán)形金屬柵網(wǎng)為具有相同圓心不同半徑的金屬柵網(wǎng)；且四個環(huán)形金屬柵網(wǎng)與耦合板、同軸內(nèi)導(dǎo)體組成諧振腔。2.如權(quán)利要求1所述的強流電子束徑向向內(nèi)發(fā)射無磁場高功率微波器件，其特征在于，所述絕緣子為增強尼龍絕緣子，其由增強尼龍制備而成。3.如權(quán)利要求1所述的強流電子束徑向向內(nèi)發(fā)射無磁場高功率微波器件，其特征在于，還包括:微波輻射天線，其連接在所述陽極的另一個端面上。4.如權(quán)利要求3所述的強流電子束徑向向內(nèi)發(fā)射無磁場高功率微波器件，其特征在于，所述微波輻射天線為圓錐喇叭天線，所述圓錐喇叭天線的天線窗由聚四氟乙烯制備而成。5.如權(quán)利要求1所述的強流電子束徑向向內(nèi)發(fā)射無磁場高功率微波器件，其特征在于，所述陽極為無磁不銹鋼陽極，其由無磁不銹鋼制備而成;所述金屬網(wǎng)支撐區(qū)的上部采用凹陷結(jié)構(gòu)。6.如權(quán)利要求1所述的強流電子束徑向向內(nèi)發(fā)射無磁場高功率微波器件，其特征在于，所述同軸內(nèi)導(dǎo)體為無磁不銹鋼同軸內(nèi)導(dǎo)體，其由無磁不銹鋼制備而成。7.如權(quán)利要求1所述的強流電子束徑向向內(nèi)發(fā)射無磁場高功率微波器件，其特征在于，所述第一環(huán)形金屬柵網(wǎng)、第二環(huán)形金屬柵網(wǎng)、第三環(huán)形金屬柵網(wǎng)和第四環(huán)形金屬柵網(wǎng)均為厚度為0.1cm的無磁不銹鋼環(huán)形金屬柵網(wǎng)，其由無磁不銹鋼制備而成。8.如權(quán)利要求1所述的強流電子束徑向向內(nèi)發(fā)射無磁場高功率微波器件，其特征在于，所述第一環(huán)形金屬柵網(wǎng)與第二環(huán)形金屬柵網(wǎng)的間隔空間的距離為1.8cm;所述第二環(huán)形金屬柵網(wǎng)與第三環(huán)形金屬柵網(wǎng)的間隔空間的距離為1.8cm;所述第三環(huán)形金屬柵網(wǎng)與第四環(huán)形金屬柵網(wǎng)的間隔空間的距離大于1.8cm。9.如權(quán)利要求1所述的強流電子束徑向向內(nèi)發(fā)射無磁場高功率微波器件，其特征在于，所述第二環(huán)形金屬柵網(wǎng)和第三環(huán)形金屬柵網(wǎng)的一端均與所述陽極連接，另一端均懸空在所述容納腔內(nèi)并與所述耦合板間隔lcm。10.如權(quán)利要求1所述的強流電子束徑向向內(nèi)發(fā)射無磁場高功率微波器件，其特征在于，所述支撐桿有兩根，兩根支撐桿間隔四分之一傳輸微波波長;所述支撐桿為無磁不銹鋼支撐桿，其由無磁不銹鋼制備而成。
【專利摘要】本實用新型公開了一種強流電子束徑向向內(nèi)發(fā)射無磁場高功率微波器件，包括：陽極，其具有容納腔；陰極，其通過絕緣子與陽極連接并位于容納腔內(nèi)；同軸內(nèi)導(dǎo)體，其與陽極連接并位于容納腔內(nèi)；同軸內(nèi)導(dǎo)體與容納腔形成同軸結(jié)構(gòu)；耦合板，其連接在同軸內(nèi)導(dǎo)體的端面上；四個具有相同圓心不同半徑的環(huán)形金屬柵網(wǎng)，其固定連接在柵網(wǎng)支撐區(qū)及同軸內(nèi)導(dǎo)體上，四個環(huán)形金屬柵網(wǎng)與耦合板、同軸內(nèi)導(dǎo)體組成諧振腔。將電子束發(fā)射方式改為徑向，并利用金屬柵網(wǎng)來分隔腔體，由于電子束徑向發(fā)射，因此電子束的截面較大，能在電流密度較低的情況下傳輸更高的束流強度；同時徑向結(jié)構(gòu)使空間電荷效應(yīng)較小，空間極限電流大，可允許有較大的束電流輸入，而不產(chǎn)生虛陰極效應(yīng)。
【IPC分類】H01J23/12, H01J23/09
【公開號】CN205177765
【申請?zhí)枴緾N201521033879
【發(fā)明人】張運儉, 孟凡寶, 丁恩燕, 李正紅, 馬喬生, 吳洋
【申請人】中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月11日