CN103152972A - 医用直线加速器反馈式微波*** - Google Patents

医用直线加速器反馈式微波*** Download PDF

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高阳
王春波
王小军
吴建兴
沙福泰
陈璞
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Abstract

本发明属于大功率微波技术领域，具体涉及一种反馈式大功率微波***。其技术方案是：一种医用直线加速器反馈式微波***，它包括：加速管、微波功率合成桥、移相器、移相器调谐电机和水负载；加速管的微波入口处以及微波出口处设有两个端口，微波入口处的端口通过波导连接至微波功率合成桥的一个端口C，微波出口处的端口通过波导连接至移相器的输入口，移相器的输出口通过波导连接至微波功率合成桥的一个端口B，微波功率合成桥的端口D连接水负载，微波功率合成桥的端口A为微波输入口；移相器与移相器调谐电机连接；利用本发明，在微波源注入功率一定的情况下，可以大幅度增加注入加速器的微波功率和功率范围，节约了成本和能耗。

Description

医用直线加速器反馈式微波***
技术领域
本发明属于大功率微波技术领域，具体涉及一种反馈式大功率微波***。
背景技术
电子直线加速器是利用微波能量在一定的电子加速部件（一般为行波或驻波加速管）中加速电子的设备，对于某一个加速管，在不超过其本身极限的情况下，注入加速管的微波功率越大，其输出电子的能量越高，注入加速管的微波功率范围越大，其输出电子的能量范围越宽。因此提高微波能量使用效率，拓宽注入微波能量的功率范围，是提升电子加速器性能指标的一个重要技术。
普通的直馈式微波***中，微波能量从微波源发出后，经波导***直接注入到加速管的入口，对电子进行加速后直接从加速管的出口输出，利用大功率负载直接吸收，损失了大量的微波能量，因此微波源的最大输出功率和功率输出范围就直接决定了注入加速管的微波功率和功率范围。在直馈式微波***下，提高微波注入功率的方法只有采用更大功率的微波源，但是随着微波功率源输出功率的加大，成本直线上升。
发明内容
本发明的目的是：提供一种大功率反馈式微波***装置，在微波源注入功率一定的情况下，大幅度增加注入加速器的微波功率和功率范围。
本发明的技术方案是：一种医用直线加速器反馈式微波***，它包括：加速管、微波功率合成桥、移相器、移相器调谐电机和水负载；
所述加速管的微波入口处以及微波出口处设有两个端口，微波入口处的端口通过波导连接至所述微波功率合成桥的一个端口C，微波出口处的端口通过波导连接至所述移相器的输入口，所述移相器的输出口通过波导连接至所述微波功率合成桥的一个端口B，所述微波功率合成桥的端口D连接水负载，所述微波功率合成桥的端口A为微波输入口；
所述移相器与所述移相器调谐电机连接；
在所述加速管的微波入口处至所述微波功率合成桥端口C处的波导上设有真空隔离窗A，以及所述加速管微波出口处至所述移相器的输入口的波导上分别设有真空隔离窗B；
在所述真空隔离窗A至所述微波功率合成桥端口C处的波导上设有定向耦合器A，在所述真空隔离窗B至所述移相器的输入口的波导上设有定向耦合器B，在所述移相器的输出口至所述微波功率合成桥的端口B的波导上设有定向耦合器C；
从微波源输出的一定功率的微波经所述微波功率合成桥的端口A射入，所述加速管的微波出口输出的多余微波能量经所述移相器进行相移调节后从所述微波功率合成桥的端口B输入，经所述微波功率合成桥进行微波功率合成后，通过所述微波功率合成桥的端口C注入所述加速管的微波入口处，所述微波功率合成桥内多余的微波能量在端口D由所述水负载吸收。
有益效果：（1）本发明提供一种大功率反馈式微波***装置，在微波源注入功率一定的情况下，可以大幅度增加注入加速器的微波功率和功率范围，节约了成本和能耗；例如，当微波源的输出功率为2兆瓦—4.2兆瓦时，调节移相器，加速管入口处可得到最高约6兆瓦的脉冲功率，最低约1兆瓦的脉冲功率；
（2）本发明采用的真空隔离窗，真空隔离窗作为真空部分和充气部分的隔离器件使用，它对于微波传输几乎没有影响，但是从物理上两边不通；避免了微波传输部分一般采取冲一定压力的惰性气体来防止微波打火的情况。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明实施例中功率合成桥端口C出的微波包络示意图；
其中，1-加速管、2-水负载、4-微波功率合成桥、6-移相器、7-移相器调谐电机。
具体实施方式
参见附图1，一种医用直线加速器反馈式微波***，它包括：加速管1、微波功率合成桥4、移相器6、移相器调谐电机7和水负载2；
加速管1的微波入口处以及微波出口处设有两个端口，微波入口处的端口通过波导连接至微波功率合成桥4的一个端口C，微波出口处的端口通过波导连接至移相器6的输入口，移相器6的输出口通过波导连接至微波功率合成桥4的一个端口B，微波功率合成桥4的端口D连接水负载，微波功率合成桥4的端口A为微波输入口；
移相器6与移相器调谐电机7连接；
在加速管1的微波入口处至微波功率合成桥4端口C处的波导上设有真空隔离窗A，以及加速管1微波出口处至移相器6的输入口的波导上分别设有真空隔离窗B；
在真空隔离窗A至微波功率合成桥4端口C处的波导上设有定向耦合器A，在真空隔离窗B至移相器6的输入口的波导上设有定向耦合器B，在移相器6的输出口至微波功率合成桥4的端口B的波导上设有定向耦合器C；
从微波源输出的一定功率的微波经微波功率合成桥4的端口A射入，加速管1的微波出口输出的多余微波能量经移相器6进行相移调节后从微波功率合成桥4的端口B输入，经微波功率合成桥4进行微波功率合成后，通过微波功率合成桥4的端口C注入加速管1的微波入口处，微波功率合成桥4内多余的微波能量在端口D由水负载2吸收。
上述方案中，波导作为微波能量的传输通道，它把各微波部件连接在一起，可以根据布局方式进行适当修改；可以选用E弯波导、双E弯波导以及直波导；
微波功率合成桥4从两个断面注入的微波能量进行功率合成，然后通过输出端输出，一般采用3BD功率合成桥；
移相器6利用移相器调谐电机7调节微波的行走距离，从而调节微波传输后的相位漂移；
定向耦合器用于耦合波导中的微波参数，从而为控制微波***的功率、频率等参数提供数据；
水负载2是微波能量吸收部件，它把微波功率合成桥4中多余的能量通过水吸收，转换成热能；
使用时，加速管1中的真空度一般达到10-6Pa；
参见附图2，移相器6受移相器调谐电机7的控制对加速管1的微波出口输出的多余微波能量进行相移调节，若将多余微波的相位调节至于微波功率合成桥4的端口A处射入的微波相位一致，则注入加速管1的微波功率为正叠加。
移相器6受移相器调谐电机7的控制对加速管1的微波出口输出的多余微波能量进行相移调节，若将多余微波的相位调节至于微波功率合成桥4的端口A处射入的微波相位相反，则注入加速管1的微波功率为负叠加。

Claims (6)

1.一种医用直线加速器反馈式微波***，其特征是，它包括：加速管（1）、微波功率合成桥（4）、移相器（6）、移相器调谐电机（7）和水负载（2）；
所述加速管（1）的微波入口处以及微波出口处设有两个端口，微波入口处的端口通过波导连接至所述微波功率合成桥（4）的一个端口C，微波出口处的端口通过波导连接至所述移相器（6）的输入口，所述移相器（6）的输出口通过波导连接至所述微波功率合成桥（4）的一个端口B，所述微波功率合成桥（4）的端口D连接水负载，所述微波功率合成桥（4）的端口A为微波输入口；
所述移相器（6）与所述移相器调谐电机（7）连接；
在所述加速管（1）的微波入口处至所述微波功率合成桥（4）端口C处的波导上设有真空隔离窗A，以及所述加速管（1）微波出口处至所述移相器（6）的输入口的波导上分别设有真空隔离窗B；
在所述真空隔离窗A至所述微波功率合成桥（4）端口C处的波导上设有定向耦合器A，在所述真空隔离窗B至所述移相器（6）的输入口的波导上设有定向耦合器B，在所述移相器（6）的输出口至所述微波功率合成桥（4）的端口B的波导上设有定向耦合器C；
从微波源输出的一定功率的微波经所述微波功率合成桥（4）的端口A射入，所述加速管（1）的微波出口输出的多余微波能量经所述移相器（6）进行相移调节后从所述微波功率合成桥（4）的端口B输入，经所述微波功率合成桥（4）进行微波功率合成后，通过所述微波功率合成桥（4）的端口C注入所述加速管（1）的微波入口处，所述微波功率合成桥（4）内多余的微波能量在端口D由所述水负载（2）吸收。
2.如权利要求1所述的一种医用直线加速器反馈式微波***，其特征是，所述移相器（6）受所述移相器调谐电机（7）的控制对所述加速管（1）的微波出口输出的多余微波能量进行相移调节，若将多余微波的相位调节至于所述微波功率合成桥（4）的端口A处射入的微波相位一致，则注入所述加速管（1）的微波功率为正叠加。
3.如权利要求1所述的一种医用直线加速器反馈式微波***，其特征是，所述移相器（6）受所述移相器调谐电机（7）的控制对所述加速管（1）的微波出口输出的多余微波能量进行相移调节，若将多余微波的相位调节至于所述微波功率合成桥（4）的端口A处射入的微波相位相反，则注入所述加速管（1）的微波功率为负叠加。
4.如权利要求1、2或3所述的一种医用直线加速器反馈式微波***，其特征是，所述微波功率合成桥（4）采用3dB功率合成桥。
5.如权利要求1、2或3所述一种医用直线加速器反馈式微波***，其特征是，所述波导选用E弯波导、双E弯波导以及直波导。
6.如权利要求1、2或3所述一种医用直线加速器反馈式微波***，其特征是，使用时，所述加速管（1）的真空度达到10-6Pa以上。
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