[发明专利]一种一体化制冷相对论磁控管

说明书

本发明公开了一种一体化制冷相对论磁控管，包括由内向外依次同轴排布的阴极、阳极块、用于实现阳极块降温的一体化制冷阳极外筒、磁体，所述阳极块与一体化制冷阳极外筒的内表面接触，所述阳极块的后端设置有用于将高功率微波能量提取输出到下游的输出结构。本发明中的一体化制冷阳极外筒充分利用了磁控管的内部空间，不增加系统横向尺寸，且不占用磁体空间，提高了系统的轻小型化水平，另外本发明在一体化制冷阳极外筒内设置冷却液回形导流通道，保证了冷却液在冷却液槽内形成均匀的折叠流，在工作过程中可以将阳极块上不同角向位置所产生的热量一次带走，不会由于冷却液分布不均而导致局部温度过高。

技术领域

本发明属于高功率微波技术领域，具体地说涉及一种一体化制冷相对论磁控管。

背景技术

高功率微波(High Power Microwave,HPM)是指峰值功率大于100MW，频率介于1GHz到300GHz之间的电磁波。它是本世纪70年代以来随着脉冲功率技术、相对论电子学和等离子体物理等学科的发展而发展起来的一个新的研究领域。高功率微波源主要是利用相对论电子束产生高功率微波辐射的器件，是高功率微波系统中的关键部件之一。很多应用场合要求高功率微波源尽量提高转换效率、缩小系统的功耗、体积和重量。同时为了适应实际应用需求，高功率微波源还需要具备较长时间的工作寿命及连续长时间工作的能力。因此，长寿命轻小型化高功率微波源成为高功率微波技术研究领域的一大热点。相对论磁控管(RM)具有结构简单、运行磁场低、具备高效率、高功率与重复脉冲工作能力等优点，是最有实用价值的轻小型化高功率微波源之一。

作为正交场器件，相对论磁控管阴极电子发射区域与阳极轴向位置重合，阴极产生的强流电子在与阳极块慢波结构决定的高频微波模式交换能量后直接轰击到阳极表面被阳极收集。在长时间运行时，强流电子的持续轰击会导致阳极温度升高，如果不采取冷却措施就会导致阳极表面烧蚀而影响其正常工作。同时，由于相对论磁控管的整个阳极区域均为电子收集区域，在长时间工作时必须对整个阳极区域进行制冷。

相对论磁控管的阳极外部区域均设置有励磁磁体；为了实现系统的轻小型化及低功耗，其磁体内径一般设置的较小，这使得在阳极块外围与磁体之间空间较小，冷却结构设计较为困难。

因此，现有技术还有待于进一步发展和改进。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了实现相对论磁控管制冷组件与阳极外筒一体化设计，以降低长时间运行高功率微波源系统的体积重量，满足多种应用需求，现提出一种一体化制冷相对论磁控管，该一体化制冷磁控管具有制冷均匀、系统可长时间稳定工作、冷却液加载简单方便以及系统紧凑的特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种一体化制冷相对论磁控管，包括由内向外依次同轴排布的阴极、阳极块、用于实现阳极块降温的一体化制冷阳极外筒、磁体，所述阳极块与一体化制冷阳极外筒的内表面接触，所述磁体与一体化制冷阳极外筒紧贴。

进一步地，还包括用于将一体化制冷阳极外筒内部产生的高功率微波能量提取输出到下游的输出结构，所述输出结构设置于阳极块的后端。

进一步地，所述一体化制冷阳极外筒的内部设有填充冷却液的冷却液槽，所述冷却液槽内设置有用于实现冷却液持续均匀流动的导流通道。

进一步地，所述一体化制冷阳极外筒包括内筒、冷却液外壳，所述冷却液外壳与内筒同轴排布并分别构成冷却液槽的上下边界。

进一步地，所述冷却液外壳外表面一侧端部设置冷却液入口及冷却液出口，所述冷却液入口及冷却液出口并列排布且分别与冷却液槽之间相互连通。

优选的，所述冷却液入口及冷却液出口均设置于冷却液槽前端。