[发明专利]一种强流电子注分析仪的电子注截面测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及微波电子器件技术领域，特别是一种强流电子注分析仪的电子注截面测量系统。

背景技术

图1是微波真空器件强流电子注分析仪所用的传统的小型电子注截面测量系统的结构示意图。该系统利用纵向的强流电子注直接轰击荧光屏进行检测。图2是该测量系统的荧光屏示意图。

如图1和图2所示，该测量系统垂直放置，强流电子注竖直向上发射，并直接打到荧光屏上，荧光屏包括玻璃片、钼网、荧光屏支架、拉杆。通过拉杆对荧光屏进行移动控制。

这种传统的强流电子注截面测量系统存在的问题是：

其一，纵向小结构不能接入大型横向强流电子注分析仪中使用，因此也不能测试电磁结构聚焦状态下的电子注传输特性；

其二，荧光屏拉杆定位测量距离是常用手拉伸并用钢板尺来测量截面位置的，只有少数加了小电机控制距离，但测量工作室真空腔体内并没有滑动定位导轨，在测量过程的光路上包括荧光屏检测机构，光学观察照相光路与电磁场中心线不能很好对中，所以测量中拍照的照片常有左右位移，需要大量事后人工处理；

其三，最重要的是，所测量的电子注电压仅适应10kV以下脉冲电子注的轰击，荧光屏承受不了20-100kV强流电子注的轰击，根本无法检测现在正在发展中的大功率高调制电压微波真空器件及新型微波真空器件中相对论效应的状况。

图3是另一种传统的三坐标法拉第筒扫描测量电子注的测量系统的结构示意图。其组成如图所示，其工作原理是，通过X、Y、Z各方向上的步进电机三维移动来控制法拉第筒，对入射的强流电子注进行三维扫描，进而获取空间中电子注的电流密度分布。

这种测量系统的问题是：

其一，结构复杂，检测要花费大量时间、人力、物力；

其二，这种纵向结构的三维法拉第筒扫描结构也不能横向使用，也不能作为部件接入大型横向强流电子注分析器中测量电磁聚焦的电子注传输特性；

其三，其法拉第筒也承受不了20-100kV的电子注轰击，不能检测相对论效应对电子光学结构的影响。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是提供了一种强流电子注分析仪的电子注截面测量系统，旨在解决传统问题强流电子注分析仪的电子注截面测量系统性能不佳、效率低下，以及不能测量电磁聚焦的电子注传输特性和20～100kV下有显著相对论效应的电子注电子光学性能的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种用于强流电子注分析仪的电子注截面测量系统，包括一个高真空腔体，该高真空腔体具有一个前接口，用于连接外部设备，并接收强流电子注的入射，所述高真空腔体横向水平安置，并且，所述电子注截面测量系统还包括一个YAG支筒支撑与运动机构和一个YAG晶体探测器，所述YAG支筒支撑与运动机构位于所述高真空腔体内，用于对所述YAG晶体探测器进行支撑；所述YAG晶体探测器用于探测电子注空间密度分布。

根据本发明的一个具体实施方式，所述YAG晶体探测器是一个X光韧致辐射YAG晶体探测器，其包括掺Ce的YAG晶体和在该YAG晶体前安置的钼片。

根据本发明的一个具体实施方式，所述YAG支筒支撑与运动机构包括YAG支筒，所述YAG晶体探测器安置在所述YAG支筒的前端。

根据本发明的一个具体实施方式，所述YAG支筒由无磁金属材料双层管道制成，并且是一个中空的管状元件，内管构成一个光学通道。

根据本发明的一个具体实施方式，所述YAG支筒支撑与运动机构还包括光学导轨和滑动支架，所述滑动支架用于支撑所述YAG支筒(5)，并且所述光学导轨固定在高真空腔体的底部，所述滑动支架与所述光学导轨耦合并能够相对地滑动。

根据本发明的一个具体实施方式，所述电子注截面测量系统还包括一个位于高真空腔体外的一个光学平台上的主杆运动定位机构，其用于控制所述YAG支筒支撑与运动机构的运动和定位。

根据本发明的一个具体实施方式，所述主杆运动定位机构包括伺服电机、YAG主杆和刚性连接器，所述YAG主杆用于带动所述YAG支筒在所述光学导轨上运动，所述刚性连接器用于连接所述YAG主杆及所述滑动支架。

根据本发明的一个具体实施方式，所述电子注截面测量系统还包括一个随动光学平台和一个光学观测照相部件，所述随动光学平台安置在所述YAG主杆运动定位机构的一侧，并随该YAG主杆运动定位机构同步运动，且所述随动平台可三维调节，所述光学观测照相部件安装在所述随动光学平台上，其用于对YAG探测器产生的光学图像进行探测。