[发明专利]一种可调节磁场的周期永磁聚焦系统和速调管

说明书

技术领域

本发明涉及真空电子器件技术领域，尤其涉及一种可调节磁场的周期永磁聚焦系统和速调管。

背景技术

速调管是通过电子注作为换能介质将动能转换为高频微波能量的器件。在速调管中，电子注由阴极发射出来之后，受电场力作用向阳极传输，经过聚焦极、阴极和阳极形成的电场压缩成形。电子注直径压缩到一定程度时，由于空间电荷力的作用，电子注会出现径向发散。因此，需要对电子注采取约束措施。在速调管中，聚焦系统的功能是实现电子注成形和电子注形状保持，对获得高性能电子注有决定性影响。

电子注在磁力线与其运动方向相同的磁场中，会受到磁场矫正力的约束，围绕磁力线有规律波动，并沿原方向传输。这种产生电子注约束磁场的装置称为聚焦系统。

常用的产生磁场的结构包括电磁聚焦系统和永磁聚焦系统，其中的永磁聚焦系统具有体积小、重量轻、不消耗功率的优点。随着速调管向高频段方向发展，周期永磁聚焦方式开始应用于高频段速调管并取得了成功。采用周期永磁聚焦方式可以大大减少聚焦系统的体积和重量，并且具有杂散磁场小、结构简单、使用方便的优点。

如图1所示，现有技术的周期永磁聚焦系统是在电子注传输区域产生周期性反转的磁场，其一般由永磁体21、外磁屏23和永磁体极靴22组成。铁屏和极靴的材料均为纯铁；该聚焦系统的磁力线沿着一定的路线分布，其大小恒定。电子注被聚焦在周期永磁聚焦系统的中心及其附近沿轴向传输。该周期永磁聚焦系统磁场主要分布在阳极头和收集极之间的区域，而电子枪过渡区的磁场能够调节电子注进入通道时的状态，作用关键。上述现有技术的周期永磁聚焦系统存在如下技术缺陷：

(1)周期永磁聚焦系统成型后，其磁场分布不易调节，若聚焦电子注效果差，则需重新更换聚焦系统；

(2)过渡区磁场分布关系到电子注与聚焦系统的匹配状态，一般是在工作状态下，在电子枪端的磁屏附近粘贴小磁块调节该区域磁场，调节难度大；

(3)通过在聚焦系统粘贴磁片的方式调节磁场只能用于低电压下工作的速调管中，当工作电压过高时，考虑到人身安全不能进行调节。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种可调节磁场的周期永磁聚焦系统和速调管。

(二)技术方案

本发明提供了一种可调节磁场的周期永磁聚焦系统，该周期永磁聚焦系统包括电磁线圈调节装置10和周期永磁聚焦装置20；其中，电磁线圈调节装置10包括N个线圈11和支撑壳体，该N个线圈11位于支撑壳体的容置腔内，电磁线圈调节装置10外侧线圈极靴12和周期永磁聚焦装置20的一端固定连接，其中N为大于或等于2的自然数。

优选地，该支撑壳体包括N+1个线圈极靴12和N个线圈磁屏13；其中，线圈极靴12和线圈磁屏13均为横截面为圆环的圆盘，线圈极靴12和线圈磁屏13的外径相同，线圈极靴12的内径小于线圈磁屏13的内径，N+1个线圈极靴12和N个线圈磁屏13对齐相间排列并固定连接，最外侧线圈极靴12的内径小于其他线圈极靴12的内径，相邻两个线圈极靴12及其中间的线圈磁屏13组成支撑壳体的容置腔。

优选地，线圈11通电后产生轴向磁场，在线圈极靴12的引导下，周期放置的线圈11在过渡区内产生周期磁场，过渡区磁场的强度和分布随线圈11电流值的变化而改变，电子注与主磁场匹配，电子注轨迹与主磁场的磁力线轨迹重合。

优选地，线圈11由输出功率可调的电源供电，N个线圈11中的每一个线圈11的电流值单独随该电源输出功率的变化而改变，以获得不同大小和不同分布的磁场。

优选地，相邻两个线圈极靴12的间距等于电子注波动周期的长度。

优选地，线圈极靴12和线圈磁屏13通过螺钉固定连接。

优选地，该周期永磁聚焦系统还包括第二电磁线圈调节装置，其与电磁线圈调节装置10的结构相同，第二电磁线圈调节装置与周期永磁聚焦装置20的另一端固定连接。

优选地，周期永磁聚焦装置20包括M个永磁体21、M+1个永磁体极靴22和外磁屏23，其中M为大于或等于2的自然数。