CN2337742Y - 新型电子直线加速器 - Google Patents

Abstract

一种新型电子直线加速器，其中速调管阴极和阴极热子置于高压绝缘套筒内，高压绝缘套筒与速调管的输入腔连接，在输入腔的后面连接有速调管的输出腔，在输出腔的后面依序连接有偏转磁铁、聚焦磁铁和偏转磁铁，在偏转磁铁后接有行波加速管，行波加速管的末端接有一金属箔窗和一水负载；其中速调管的输出腔、偏转磁铁、聚焦磁铁及行波加速管的中间有一束流输运管道。

Description

新型电子直线加速器

本实用新型提供一种电子直线加速器，特别是指一种新型电子直线加速器。

目前一般使用的能量为10兆电子伏左右的电子直线加速器，具有广泛的国民经济应用范围，例如用于辐照、探伤、环保等等，但其装置包括多种高精尖技术，其结构复杂，造价高昂。

现有的电子直线加速器，一般先由振荡器产生微波振荡，经过放大，送到大功率速调管的输入腔做为激励源，信号经速调管进一步放大，在输出腔产生兆瓦级高功率的微波，速调管阴极由大功率调制器提供脉冲高压。微波经由波导传输***送至加速电子的行波或驻波加速管，在其中建立极强的电磁场，用以加速电子，电子则是由处于加速管头部的电子枪产生，由另一调制器提供脉冲高压，将电子注入到加速管中。

为了简化电子直线加速器的复杂结构，科学家曾提出过将速调管与加速管一体化的方案，如美国2813996和2940001号专利案，即是将速调管与加速管直接连通，将速调管中部分电子束注入到加速管加速，但这些专利都存在一个根本的问题，即注入电子束团的相位和能量无法调整，难以使加速器处于最佳的工作状态，且有部分电子被反向加速到速调管中，轰击阴极，缩短速调管的寿命并产生不稳定现象。

有鉴于此，本实用新型的目的在于，提供一新型电子直线加速器，其是采用特殊的措施构成的，并可克服上述缺点，从而达到简化结构和提高性能的目的。

本实用新型的另一目的在于，提供一种新型电子直线加速器，其具有造价低廉和易于推广的优点。

本实用新型的结构是在速调管顶部与加速管入口使用一消色散束流输运***相连接，速调管顶部射出的电子、能量、相位都各不相同，通过改变输运***的磁场强度及中间狭缝宽度，即可选择通过此***的电子的能量，相位区间和能散度，以满足加速管最佳工作状态对注入电子性能的要求，一般速调管电流约为几百安培，而加速管只需几百毫安，因而选择的余地是很大的，能量可选为接近速调管电压的两倍，这样的高能电子存在于速调管的输出腔上部，一般为几百千伏，这么高的注入电子在常规加速器中是难以达到的。高的注入能量可简化加速管的设计制造，此外，选择窄的相位区间和能散，可改进加速效率。另一方面，为了进一步简化装置，从速调管输出处将约万分之一的微波反馈到输入腔，则可调整反馈回路的相移器和衰减器，使速调管产生自激振荡，从而省去了振荡器、放大器等一些环节。

本实用新型一种新型电子直线加速器，它是由：阴极、阴极热子、绝缘套筒、输入腔、输出腔、连接电缆、反馈回路、二级偏转磁铁、四级聚焦磁铁、输运管道、相位调节器、加速管、金属箔窗、水负载及束流限制孔组成，其特征在于，

速调管发射电子的阴极和阴极热子置于高压绝缘套筒内，高压绝缘套筒与速调管的输入腔连接，在输入腔的后面连接有速调管的输出腔，在输出腔的后面依序连接有二级偏转磁铁、四级聚焦磁铁和二级偏转磁铁，在二级偏转磁铁之后接有行波加速管，行波加速管的末端接有一金属箔窗和一吸收剩余功率的水负载；其中速调管的输出腔、二级偏转磁铁、四级聚焦磁铁及行波加速管的中间有一束流输运管道；其中四级聚焦磁铁是安装在两个二级偏转磁铁之间，构成消色散束流输运***；其中相位调节器的一端与行波加速管的前端相连接，另一端与速调管的输出腔相连接；其中在二级偏转磁铁之前的束流输运管道中安装有一束流限制孔；其中在速调管的输入腔的前端用连接电缆串接一包括衰减器、相移器和谐振腔的反馈回路，反馈回路另端接到输出腔的输出波导上。

为进一步说明本实用新型的目的和特征，以下结合附图和实施例对本实用新型作一详细的说明，其中：

图1为本实用新型电子直线加速器的总体结构示意图；

图2为本实用新型的消色散束流输运***；

首先请参阅图1所示本实用新型电子直线加速器的总体结构示意图。

它是由：速调管发射电子的阴极1、阴极热子2、高压绝缘套筒3、速调管输入腔4、速调管输出腔5、反馈回路连接电缆6、包括衰减器、相移器和谐振腔的反馈回路7、二级偏转磁铁8、四级聚焦磁铁9、束流输运管道10、相位调节器11、行波加速管12、金属箔窗13、吸收剩余功率的水负载14及束流限制孔15组成。

其中：速调管发射电子的阴极1和阴极热子2置于高压绝缘套筒3内，高压绝缘套筒3与速调管的输入腔4连接，在速调管输入腔4的后面连接有速调管的输出腔5，在速调管输出腔5的后面依序连接有二级偏转磁铁8、四级聚焦磁铁9和二级偏转磁铁8，在二级偏转磁铁8之后接有行波加速管12，行波加速管12的末端接有一金属箔窗13，在行波加速管12的末端接有一吸收剩余功率的水负载14；其中速调管的输入腔4、速调管的输出腔5、二级偏转磁铁8、四级聚焦磁铁9及行波加速管12的中间有一束流输运管道10。

其中四级聚焦磁铁9是安装在两个二级偏转磁铁8之间，构成消色散束流输运***。采用由磁铁组成的消色散束流输运***选出一部分速调管电子束流注入到加速管进行加速。

其中相位调节器11的一端与行波加速管12的前端相连接，另一端与速调管的输出腔5相连接。

其中在二级偏转磁铁8之前的束流输运管道10中安装有一束流限制孔15。

其中在速调管的输入腔4的前端用电缆6串接一包括衰减器、相移器和谐振腔的反馈回路7，并接至输出腔5的出口出。

本实用新型新型电子直线加速器的技术特征带有普适性，例如速调管与加速管的轴线可有不同的角度，加速管可用驻波型或行波型，加速能量、束流功率都可在一定范围内变化。以下举例说明之，即以两管的轴线是平行的，使用的是行波加速管，装置能量约为10兆电子伏，如图1所示：

图中左侧是速调管，右侧是加速管，两者是由上部消色散束流输运***(见图2)相连接，消色散束流输运***包括有三个四级聚焦磁铁9和两个二级偏转磁铁8，在速调管发射电子阴极1产生的电子束在速调管输入腔中受到调制，在输出腔产生的大功率微波中，一极小部分经反馈回路的连接电缆6送到速调管的输入腔，激发自激振荡，绝大部分则进入加速管12，建立强加速电磁场，电子束通过输出腔后，经过束流选择孔15进入消色散束流输运***，旋转180度后注入到加速管得到加速，最后由金属箔窗口13射出加速管外，提供应用。图1中轴线上的虚线表示电子运动的轨迹。

本实用新型的主要特征是使用消色散束流输运***，选择通过电子的能量、能散度和相位区间，在加速管入口处，电子束是基本单一能量并且聚集在一个很窄的相位区间，电子束团与加速场的相位，则由相位调节器控制可得到最大加速的相位，使整个***的性能较常规直线加速器大为提高。

在提高性能的同时，为了进一步简化装置，采用了速调管的自激工作模式，即由反馈回路连接输出与输入，这较常规直线加速器使用的他激工作模式，设备简化、造价降低。

本实用新型的工作过程为：如图1所示，首先由灯丝2将阴极1加热，发射电子。在阴极与阳极(即速调管管体，包括输入腔4和输出腔5等金属构件)之间，加脉冲高压，陶瓷筒3起绝缘作用，电子经高压加速形成束流，通过输入腔4的间隙，受到由输出腔5经反馈回路6、7引入的微波激励，产生群聚，群聚后的电子束通过输出腔5即可激发大功率微波，经相位调节器11、输入行波加速管12，产生高强度的加速电场，此时经过小孔光栏15限制的一小部分电子束，将通过由偏转磁铁8和聚焦磁铁9组成的消色散束流输运***的管道10注入到加速管受到加速，达到指定能量后，由加速管尾部金属箔窗口13射出，提供辐照应用。剩余的微波功率，由水负载14吸收。依照各种不同的辐照应用，射出的电子束可利用不用的磁铁***加以扫描或改变方向。

本实用新型一种新型电子直线加速器与现有技术相比具有如下优点：

一、因其结构简化，故可节省大量的经费；

二、在简化结构的前提下，其性能大为提高；

三、易于推广应用。

Claims (5)

1、一种新型电子直线加速器，它是由：阴极、阴极热子、绝缘套筒、输入腔、输出腔、连接电缆、反馈回路、二级偏转磁铁、四级聚焦磁铁、输运管道、相位调节器、加速管、金属箔窗、水负载及束流限制孔组成，其特征在于，

速调管发射电子的阴极和阴极热子置于高压绝缘套筒内，高压绝缘套筒与速调管的输入腔连接，在输入腔的后面连接有速调管的输出腔，在输出腔的后面依序连接有二级偏转磁铁、四级聚焦磁铁和二级偏转磁铁，在二级偏转磁铁之后接有行波加速管，行波加速管的末端接有一金属箔窗和一吸收剩余功率的水负载；其中速调管的输出腔、二级偏转磁铁、四级聚焦磁铁及行波加速管的中间有一束流输运管道。

2、按权利要求1所述的一种新型电子直线加速器，其特征在于，其中四级聚焦磁铁是安装在两个二级偏转磁铁之间，构成消色散束流输运***。

3、按权利要求1所述的一种新型电子直线加速器，其特征在于，其中相位调节器的一端与行波加速管的前端相连接，另一端与速调管的输出腔相连接。

4、按权利要求1所述的一种新型电子直线加速器，其特征在于，其中在二级偏转磁铁之前的束流输运管道中安装有一束流限制孔。

5、按权利要求1所述的一种新型电子直线加速器，其特征在于，其中在速调管的输入腔的前端用电缆串接一包括衰减器、相移器和谐振腔的反馈回路，回路另端接到速调管输出腔的出口处。

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