一种行波加速结构以及电子加速器制造技术

本申请实施例公开了一种行波加速结构以及电子加速器，包括：具有输入耦合腔、第一谐振腔以及输出耦合腔的加速腔体，所述加速腔体包括圆柱波导以及多个第一盘片；多个所述第一盘片间隔的布置在所述圆柱波导内，相邻的两个所述第一盘片与所述圆柱波导围设形成所述第一谐振腔；所述第一盘片上形成有束流孔，所述束流孔上形成有两个对称的的凸起部，所述凸起部沿径向向所述束流孔的圆心延伸；输入波导，所述输入波导与所述输入耦合腔连通；以及输出波导，所述输出波导与所述输出耦合腔连通。本申请实施例的一种行波加速结构以及电子加速器，具有结构简化的优点。具有结构简化的优点。具有结构简化的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种行波加速结构以及电子加速器


[0001]本申请涉及加速器领域，尤其涉及一种行波加速结构以及电子加速器。

技术介绍

[0002]盘荷波导行波加速结构在电子直线加速器中占有重要地位，广泛应用在科学研究和工业生产中，它主要包括输入、输出耦合腔以及一系列圆柱波导和金属圆盘组成的周期结构，金属圆盘中间留有束流孔便于束流通过。通常将一段圆柱波导和相邻两个金属圆盘构成的结构称为一个谐振腔体，在盘荷波导行波加速结构中，馈入的射频功率将在谐振腔体中建立加速电场，并通过金属圆盘中间的束流孔传输到下一个谐振腔体中。在整个加速结构中建立加速电场后，可实现对电子束流的加速。
[0003]目前广泛使用的盘荷波导加速结构，金属圆盘上的束流孔都是采用圆形孔，整个加速结构是一个旋转对称结构，设计非常方便并且加工也易于保持较高的机械精度。但是圆形束流孔形状单一，可优化的尺寸只有束流孔径大小以及孔边缘倒角尺寸，在结构设计、性能提升上很难再进一步进行优化。由于束流在谐振腔体中运动时基本只受到轴向电场形成的加速力，而缺少径向的聚焦力，为提高俘获效率以及控制束斑大小，通常还需要在加速结构外部增加多个螺线管线圈对束流进行聚焦，由此，不仅提高了加速器整体的成本，且在使用过程中又需要对螺线管线圈进行耦合匹配，使得加速器整体的复杂程度大大提高。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请实施例期望提供一种行波加速结构以及电子加速器，可以简化结构。
[0005]为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：
[0006]一种行波加速结构，包括：具有输入耦合腔、第一谐振腔以及输出耦合腔的加速腔体，所述加速腔体包括圆柱波导以及多个第一盘片；多个所述第一盘片间隔的布置在所述圆柱波导内，相邻的两个所述第一盘片与所述圆柱波导围设形成所述第一谐振腔；所述第一盘片上形成有束流孔，所述束流孔上形成有两个对称的的凸起部，所述凸起部沿径向向所述束流孔的圆心延伸；输入波导，所述输入波导与所述输入耦合腔连通；以及输出波导，所述输出波导与所述输出耦合腔连通。
[0007]进一步地，一个所述束流孔上的两个所述凸起部的连线为构造线，一个所述第一谐振腔上的两个所述第一盘片上的构造线夹角为90
°
。
[0008]进一步地，所述第一谐振腔的数量为两个或者两个以上，所述输入耦合腔与所述第一谐振腔之间、相邻的所述第一谐振腔之间、以及所述第一谐振腔与所述输出耦合腔之间通过所述束流孔连通；各所述第一盘片上的所述束流孔同轴设置。
[0009]进一步地，所述凸起部的顶部具有圆弧段；和/或，所述束流孔其余部分与所述凸起部之间采用过渡圆弧；和/或，所述束流孔的边缘圆倒角处理。
[0010]进一步地，相邻的两个所述第一谐振腔之间共用一个所述第一盘片。
[0011]进一步地，所述加速腔体包括多个间隔的布置在所述圆柱波导内第二盘片，所述第二盘片与所述第一盘片平行设置，相邻的两个第二盘片与所述圆柱波导围设形成第二谐振腔，所述第二盘片上形成有圆形孔；各所述第一盘片上的所述束流孔、以及各所述第二盘片上的圆形孔同轴设置。
[0012]进一步地，所述加速腔体包括具有输入孔的顶端板以及具有输出孔的底端板；所述顶端板以及所述底端板分别布置在所述圆柱波导的两端，所述顶端板、相邻的所述第一盘片与所述圆柱波导围设形成输入耦合腔；所述顶端板、相邻的所述第一盘片与所述圆柱波导围设形成输出耦合腔；所述输入孔、各所述第一盘片上的所述束流孔、以及所述输出孔同轴设置。
[0013]一种电子加速器，包括电子枪以及上述的行波加速结构；所述电子枪与所述输入孔连接。
[0014]本申请实施例的一种行波加速结构以及电子加速器通过设置加速腔体，加速腔体包括圆柱波导以及多个第一盘片，多个第一盘片间隔的布置在圆柱波导内，相邻的两个第一盘片与圆柱波导围设形成第一谐振腔，第一盘片上形成有束流孔，束流孔上形成有两个对称的凸起部，凸起部沿径向向束流孔的圆心延伸。由于束流孔在凸起部的孔径减小，因此沿径向方向的电场力将会增强，使得电子束流获得沿该径向上的聚焦力，并最终实现整体上的聚焦效果，由此可以完全替代螺线管聚焦线圈或者代替部分螺线管聚焦线圈，一方面降低了行波加速结构的硬件成本，此外，也可以减少对螺线管线圈与第一谐振腔的耦合匹配，有效简化行波加速结构。
附图说明
[0015]图1为现有技术的盘片结构示意图；
[0016]图2为本申请实施例的第一盘片的结构示意图；
[0017]图3为本申请实施例的第一谐振腔的结构示意图；
[0018]图4为图3中的第一谐振腔的另一视角下的结构示意图，其中省略了右小半部分以显示内部结构；
[0019]图5为图3中的A
‑
A剖视图，实心箭头代表电子束流加速运动方向；
[0020]图6为图3中的B
‑
B剖视图，实心箭头代表电子束流加速运动方向；
[0021]图7为本申请一实施例的行波加速结构的剖视图；
[0022]图8为图7中的行波加速结构的另一视角下的结构示意图，其中省略了右小半部分以显示内部结构。
具体实施方式
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。
[0024]在本申请实施例的描述中，“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”方位或位置关系为基于附图6所示的方位或位置关系，需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构
造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0025]一种行波加速结构，如图2至图8所示，包括：具有输入耦合腔16、第一谐振腔15以及输出耦合腔17的加速腔体1、设置在圆柱波导11上的输入波导 2、以及设置在圆柱波导11上的输出波导3。
[0026]加速腔体1包括圆柱波导11以及多个第一盘片14。多个第一盘片14间隔的布置在圆柱波导11内，其中，第一盘片14的盘面与圆柱波导11的轴向垂直。
[0027]相邻的两个第一盘片14与圆柱波导11围设形成第一谐振腔15，第一谐振腔15在馈入射频功率后可形成加速电场以加速束流。
[0028]第一盘片14上形成有束流孔141，其中，输入耦合腔16、第一谐振腔15 以及输出耦合腔17连通。输入波导2与输入耦合腔16连通。输入波导2馈入的射频功率经过输入耦合腔16输入第一谐振腔15中，并通过束流孔141传输到下一个第一谐振腔15中，依次类推并最终馈入输出耦合腔17中，由此，所有第一谐振腔15中均建立加速电场以加速电子束流。输出波导3与输出耦合腔 17连通，馈出的射频功率从输出耦合腔17中输出到输出波导3中。
[0029]需要注意理解的是，如图1所示，现有技术的盘片14
’
上的束流孔141
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种行波加速结构，其特征在于，包括：具有输入耦合腔(16)、第一谐振腔(15)以及输出耦合腔(17)的加速腔体(1)，所述加速腔体(1)包括圆柱波导(11)以及多个第一盘片(14)；多个所述第一盘片(14)间隔的布置在所述圆柱波导(11)内，相邻的两个所述第一盘片(14)与所述圆柱波导(11)围设形成所述第一谐振腔(15)；所述第一盘片(14)上形成有束流孔(141)，所述束流孔(141)上形成有两个对称的的凸起部(142)，所述凸起部(142)沿径向向所述束流孔(141)的圆心延伸；输入波导(2)，所述输入波导(2)与所述输入耦合腔(16)连通；以及输出波导(3)，所述输出波导(3)与所述输出耦合腔(17)连通。2.根据权利要求1所述的一种行波加速结构，其特征在于，一个所述束流孔(141)上的两个所述凸起部(142)的连线为构造线(142a)，一个所述第一谐振腔(15)上的两个所述第一盘片(14)上的构造线(142a)夹角为90
°
。3.根据权利要求1或2所述的一种行波加速结构，其特征在于，所述第一谐振腔(15)的数量为两个或者两个以上，所述输入耦合腔(16)与所述第一谐振腔(15)之间、相邻的所述第一谐振腔(15)之间、以及所述第一谐振腔(15)与所述输出耦合腔(17)之间通过所述束流孔(141)连通；各所述第一盘片(14)上的所述束流孔(141)同轴设置。4.根据权利要求1或2所述的一种行波加速结构，其特征在于，所述凸起部(142)的顶部具有圆弧段(1421)；和/或，所述束...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨誉，杨京鹤，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：