[实用新型]一种连续调谐磁控注入式电子枪

说明书

本实用新型公开一种连续调谐磁控注入式电子枪，包括阴极和阳极，所述阳极包括调制阳极和前成型阳极，调制阳极和前成型阳极之间设有环形凹槽，环形凹槽之间设有绝缘装置，调制阳极和前成型阳极的外表面缠绕着多个相互独立的可调电流线圈；所述阴极包括后成型阴极、发射阴极、前成型阴极和调谐阴极；后成型阴极、发射阴极、前成型阴极和调谐阴极依次连接成一个轴状整体，后成型阴极、发射阴极、前成型阴极和调谐阴极的半径由后成型阴极向调谐阴极方向依次减小。本实用新型通过在前成型阴极处添加小型调谐电极，小范围内配合工作磁场分布，有利于产生满足快速调谐需求的高质量回旋电子注，为开展宽频带调谐太赫兹回旋管提供了工程技术支持。

技术领域

本实用新型涉及微波技术领域，特别是一种连续调谐磁控注入式电子枪。

背景技术

在核聚变等离子体诊断、太赫兹成像、太赫兹物质谱分析等领域需要高功率(几十到上百千瓦)可连续调谐的太赫兹波源。目前，固态器件只能提供几百毫瓦级的太赫兹波，量子激光器在0.8THz频段以下的功率输出也很难超过瓦级。太赫兹回旋管在该频段能产生几百甚至几千千瓦的高功率太赫兹波，是最理想的高功率太赫兹波源。磁控注入式电子枪(Magnetic Injection Gun，简称MIG)为回旋管提供高回旋能量的电子注，电子注的质量直接影响着回旋管的工作效率、输出功率和稳定性。

目前存在的工程技术困难有：

一、目前的电子枪结构很难满足宽频段回旋管连续调频的要求。

对于单频点工作的电子枪，一般需要专业设计人员进行长时间的优化设计才能得到低速度零散的高质量电子注；若实现可连续调谐，则要求电子枪在不同的工作磁场分布、工作电压和工作电流、横纵速度比、磁压缩比下均能提供满足指标要求的高质量电子注，设计难度大，优化周期长。

二、优化设计多频点工作的电子枪十分困难，难以保障每个工作频点的电子注质量。

目前的多频点工作的电子枪是针对某个频点的工作参数优化设计的小范围内通过电子注参数和工作磁场分布调整来尽可能满足其它频点工作，很难保证每个工作频点工作的电子注质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种连续调谐磁控注入式电子枪，通过在前成型阴极处添加小型调谐电极，小范围内配合工作磁场分布，优化调谐电极的形状、尺寸，有利于产生满足快速调谐需求的高质量回旋电子注，为开展宽频带调谐太赫兹回旋管提供了工程技术支持。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种连续调谐磁控注入式电子枪，包括阴极和阳极，阳极为环形结构，阳极之间设有真空腔，真空腔内设有阴极，阴极位于阳极的中轴线上；所述阳极包括调制阳极和前成型阳极，调制阳极和前成型阳极之间设有环形凹槽，环形凹槽之间设有绝缘装置，调制阳极和前成型阳极的外表面缠绕着多个相互独立的可调电流线圈；所述阴极包括后成型阴极、发射阴极、前成型阴极和调谐阴极；后成型阴极、发射阴极、前成型阴极和调谐阴极依次连接成一个轴状整体，后成型阴极、发射阴极、前成型阴极和调谐阴极的半径由后成型阴极向调谐阴极方向依次减小。

进一步的，调制阳极、前成型阳极和阴极的电位分别为-38.6kV、0V和-50V。

进一步的，后成型阴极、发射阴极、前成型阴极的中轴线位置设有可调螺母，可调螺母的前端与调谐阴极相连接，可调螺母的旋转运动改变调谐阴极的轴向尺寸。

进一步的，前成型阳极的内壁设有三段折面。

进一步的，调谐阳极的内壁设有三段折面。

进一步的，调制阳极和前成型阳极的外表面缠绕着13个相互独立的可调电流线圈。

进一步的，所述阴极和所述阳极组成的电子枪为轴对称旋转体。