一種用于徑向束行波管的徑向扇形磁聚焦系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于真空電子器件技術領域，涉及一種磁聚焦系統，尤其涉及一種用于徑 向束行波管的徑向扇形磁聚焦系統。
【背景技術】
[0002] -支典型的行波管由電子槍、聚焦系統、慢波線（慢波結構）、輸入輸出裝置和收 集極五部分組成。作為行波管的核心部件，慢波線的功能是傳輸高頻電磁行波并使電磁波 的相速降低，進而實現電磁波與電子注的互作用，使電子注交出直流能量放大高頻場，它的 性能優劣直接決定了行波管的工作帶寬、輸出功率和效率等。
[0003] 電子科技大學于2012年10月24日就對申請號為201210409251. 6發明專利名稱 為"一種徑向對數螺旋微帶慢波線"進行過申請，其為一種沿徑向方向的準周期結構，采用 平面扇形電子注工作，包括扇形金屬屏蔽殼、扇形介質底板以及角度徑向對數螺旋金屬帶， 角度徑向對數螺旋金屬帶由單根徑向對數螺旋微帶線上截取角度為Θ的一部分弧線，以 及將截取弧線相鄰首尾交替連接的金屬帶組成。采用本該徑向對數螺旋微帶慢波線的行波 管，其工作電壓遠低于常規的低電壓螺旋線行波管，相對于耦合腔類行波管則具有更大的 優勢。
[0004] 申請號為201510271145. X的發明專利就公開了一種適用于徑向對數螺旋微帶慢 波線的徑向發散電子注電子槍，該電子槍包括槍殼，所述槍殼內設置有陰極組件、控制極和 陽極，所述陰極組件的陰極頭置于控制極的徑向孔內；陰極頭的軸向寬度he = (0.2~2) mm，控制極的徑向孔的軸向寬度hk = hc+(0. 1~l)mm，控制極的開口臺階的軸向寬度hkl =(1~2)mm，陽極的軸向開口的軸向寬度ha = (0.1~4)mm，陰極頭靠近陽極一側的端 面與控制極徑向孔靠近陽極一側的末端的距離dck = (0~I. 5)mm，陰極頭與陽極的距離 dca = (0. 5~I. 5)mm，陰極頭的陰極發射面為雙曲面型發射面，陰極頭的陰極發射面的曲 率半徑re = (0.3~10)mm，控制極徑向孔內角向左右兩側的斜坡凸起的傾角Φ1= (25~ 75)。，陽極的徑向孔的傾角Φ2= (0~45)。；陽極端面的徑向半徑Ra= (14~17)mm， 陰極端面的徑向半徑Re = (12~16)mm，控制極端面的徑向半徑Rkl = (12. 5~16. 5)mm， 控制極開口臺階終端的徑向半徑Rk2 = Rkl-(0. 1~l)mm，陰極頭端面的角向角度Θ c = (1~180) °，控制極的徑向孔的角向角度Θ kl = Θ c+(〇. 4~8) °，控制極端面的角向角 度0k2= 9kl+(2~4)。，陽極端面的角向角度9a= 9c+(2~6)。。該電子槍與采用 了平面扇形電子束工作的徑向對數螺旋微帶慢波線之間能夠很好地進行同步。
[0005] 電子槍和磁聚焦系統構成行波管的電子光學系統，電子槍提供注波互作用所需的 具有特定直流功率的電子注，磁聚焦系統則約束電子注在特定的通道和距離內克服空間電 荷力而保持一定的形狀，進而為電子注與微波進行注波互作用提供前提條件，磁聚焦系統 的聚焦效果的好壞將直接影響行波管的性能。現有技術中，應用于電子光學系統的磁聚焦 系統一般會采用軸對稱的螺線管磁場、周期永磁或永磁聚焦系統，周期永磁聚焦系統一般 采用圓環形的磁塊和極靴交錯排列，磁塊和極靴等，磁塊沿電子注傳輸方向充磁，任意相臨 磁塊充磁方向相反，從而使得極靴磁性方向為沿結構半徑方向，并且也是任意相鄰兩塊磁 性方向相反，即沿半徑向外或沿半徑向中心方向。現有技術中，磁塊和極靴的橫截面的形狀 也是各種各樣，磁塊的橫截面有方形或矩形的，極靴的橫截面的形狀有T型的，但是無論橫 截面為什么形狀的磁塊和極靴，該磁塊和極靴的兩端面均是平面。如前所述，磁場充磁的方 向沿電子注傳輸的方向，在徑向束電子光學系統中，電子注的傳輸方向是沿圓柱坐標系的 半徑方向，因此，磁場充磁的方向也應是半徑方向，以往的磁聚焦系統的充磁方向為圓柱坐 標系的軸向，以滿足鉛筆形電子注或矩形帶狀電子注，不能滿足徑向扇形帶狀電子注的聚 焦需求。
[0006] 電子在磁場中所受到洛倫茲力為：
其大小為
其中Θ為電子的運行方向與磁場方向的夾角，可以看出，當 Θ = 0時，即電子運動方向與磁場方向平行時，洛倫茲力為0 ;當電子運動方向與磁場方向 的夾角Θ辛〇時，將會在電子運動方向與磁場方向構成的平面的法向產生一個大小為的 洛倫茲力，因為洛倫茲力的方向與電子運動方向垂直，所以僅改變其運動方向，不改變運動 速度。當Θ比較小時，電子的運動軌跡為一個回旋半徑很小的螺旋線，在宏觀電子注上，起 到了對電子注的聚焦作用。但是，當使用常規磁聚焦系統對徑向扇形帶狀電子注進行聚焦 時，Θ較大，電子運行方向的改變將使電子注迅速分散并轟擊在慢波線及電子注通道上，嚴 重影響聚焦效果。
【發明內容】
[0007] 本發明的發明目的在于：針對現有技術存在的問題，提供一種與徑向對數螺旋微 帶慢波線、適用于徑向對數螺旋微帶慢波線的徑向發散電子注電子槍配套使用的用于徑向 束行波管的徑向扇形磁聚焦系統，將磁聚焦系統中的極靴和磁塊設計為扇形結構，聚焦系 統產生徑向扇形的磁場，使磁場的方向與電子注的實際運行軌跡一致，提高聚焦系統對電 子注的聚焦效果，且能與采用了平面扇形電子注工作的徑向對數螺旋微帶慢波線之間能夠 很好地進行聚焦，使徑向對數螺旋微帶慢波線、適用于徑向對數螺旋微帶慢波線的徑向發 散電子注電子槍和用于徑向束行波管的徑向扇形磁聚焦系統配合使用的效果更好。
[0008] 為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：
[0009] -種用于徑向束行波管的徑向扇形磁聚焦系統，包括橫截面為矩形的永磁體 和橫截面為T型的極靴，所述永磁體的形狀為扇形，且第X組永磁體的小半徑Rm X = Rpb2+(x_l) (Lm+Lp2)，X = (1、2、3、......、:f，f < 20)，第 x 組永磁體的徑向長度 Lm = (0· 9 ~ 4)mm，第X組永磁體的軸向高度Hm= (0.7~6)mm，第X組永磁體的角向角度Qm= (6~ 260) ° ;所述極靴的形狀為扇形，且第y組極靴的側壁小半徑Rpl = Rpy+0. 5 (Lp2-Lpl)，第y 組極靴的間隔板的小半徑 Rpy = Rpb2+Lm+(y-l) (Lm+Lp2)，y = (1、2、3、......、f_l)，第 y 組 極靴間隔板的大半徑Rp3 = Rpy+Lp2,第y組極靴的側壁大半徑Rp4 = Rpy+0. 5 (Lp2+Lpl)， 第y組極靴的側壁的徑向長度Lpl = (0.6~6)，第y組極靴的間隔板的徑向厚度Lp2 = (0· 2~4)111111，第y組極靴的角向角度Θ p = (4~200) °，其中，Rpb2 = (5. 1~30. 2)。 [0010] 第y組極靴與第y+Ι組極靴的交錯角度為（_l)(y+1)X 9c，y= (1、2、3、……、f-l)， Θ c = (0 ~45) ° 〇
[0011] 上排的極靴和下排的極靴形成間隔為Dpp的極靴間隙，Dpp = (0. 8~5)mm ;上排 的永磁體和下排的永磁體形成間隔為Dmm的磁體間隙，D_ = (0. 5~5)_。
[0012] 第一組永磁體的前端設置有橫截面為L型的小半極靴，所述小半極靴的形狀為扇 形，且所述小半極靴的間隔板的小半徑Rpbl = (5~30)_，所述小半極靴的間隔板的徑 向厚度Lp3 = (0. 1~2)mm，所述小半極靴的間隔板的大半徑Rpb2 = Rpbl+Lp3,所述小半 極靴的側壁的徑向長度Lp4 = (0. 3-3)mm，所述小半極靴的側壁的半徑Rpb3 = Rpbl+Lp4， 所述小半極靴的角向角度θρ= (4~200)° ;最后一組永磁體的后端設置有橫截面 為L型的大半極靴，所述大半極靴的形狀為扇形，且所述大半極靴的側壁的半徑Rpal = Rpa2+(Lp3-Lp4)，所述大半極靴的間隔板的小半徑Rpa2 = Rpb2+(f-l) (Lm+Lp2)+Lm，所 述大半極靴的間隔板的大半徑Rpa3 = Rpa2+Lp3,所述大半極靴的角向角度θ p = (4~ 200)。。
[0013] 所述小半極靴與大半極靴的交錯角度為Θ c，Θ c = (〇~45) °。
[0014] 上排的小半極靴和下排的小半極靴形成間隔為Dpp的小半極靴間隙，Dpp = (0. 8~5)mm ;上排的大半極靴和下排的大半極靴形成間隔為Dpp的大半極靴間隙，Dpp = (0· 8 ~5)mm〇
[0015] 綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：
[0016] 本發明中，永磁體和極靴的形狀均設置為扇形結構，該磁聚焦系統可產生徑向磁 場為500至4000GS的徑向周期聚焦磁場分布，可滿足不同尺寸和電流大小的徑向電子注的 聚焦需要；由于永磁體和極靴的形狀均設置為扇形結構，因而磁聚焦系統產生的徑向磁場 的方向為放射狀，該徑向放射狀的磁場的方向與放射狀運行的電子束的運行軌跡方向相適 配，因而可顯著提高聚焦系統對電子注的聚焦效果；此外，徑向對數螺旋微帶慢波線、適用 于徑向對數螺旋微帶慢波線的徑向發散電子注電子槍和用于徑向束行波管的徑向扇形磁 聚焦系統配合使用的效果更好，可以保證扇形電子