专利名称：外置阴极独立调谐微波电子枪的制作方法
技术领域：
本发明涉及的一种外置阴极独立调谐微波电子枪是产生高性能电子束的一种装
置，属于带电粒子加速器及自由电子激光领域。
背景技术：
随着自由电子激光、电子直线加速器对电子束性能要求的提高，产生高性能电子 束装置即电子枪应运而生。目前能满足这一要求的微波电子枪有热阴极微波电子枪和光阴 极微波电子枪等。热阴极微波电子枪自上世纪八十年代问世以来，已在不同的电子直线加 速器中采用，但它的能散较大，为此需采取a-磁铁、四极磁铁等附加设备才能使束流能散 变小，但同时也减小了束流强度，致使它的束流很难满足高流强的要求，且使该电子枪的尺 寸大大加大，这说明这类热阴极微波电子枪很难产生高流强、低能散的电子束。与此同时， 这类电子枪存在电子反轰现象，使电子枪的寿命也大为縮短。光阴极微波电子枪经过上世 纪有关实验室科学工作者的研究，现巳成熟被广泛应用到要求高束流品质(即短脉冲、高 流强、低能散、低发散度)的电子直线加速器以及自由电子激光装置中，但它需要高稳定的 短波高功率激光器以及高稳定度的亚皮秒级的时序及同步系统，使技求难度加大和体积尺 寸也较大，且十分昂贵。上述两种微波电子枪的尺寸都较大，很难在小型装置上采用。
本发明在于针对他们的大尺寸和系统复杂性提出了外置阴极独立调谐微波电子 枪结构，使电子枪的尺寸大大减小，且又能产生良好的电子束流。与本发明最接近的是采取 内置式热阴极形式的独立调谐微波电子枪(ITC-RF GUN)，但至今未见该类枪试验结果的报 导。
发明内容
本发明的技术问题是克服上述内置热阴极和光阴极微波电子枪的体积大，技术 复杂之缺点，提供一种外置热阴极独立调谐微波电子枪，解决制造工艺，使其结构简单，电 子束性能优良，为紧凑型自由电子激光及电子直线加速器提供了新型的电子束源装置。
本发明的技术解决方案外置阴极独立调谐微波电子枪由二个紧相连的且微波功 率彼此隔离的微波腔体与外热阴极组成；外热阴极置于微波腔体外，并与微波腔体焊接成 一体；微波腔体的第一腔的微波功率通过第一腔输入波导馈入，第一腔输入波导耦合口的 对面有调谐机构，调谐机构用于对第一腔的谐振频率进行微调，调谐机构与微波腔体的一 侧通过钎焊相连；微波腔体的第二腔的微波功率通过第二腔输入波导馈入；第一腔输入波 导和第二输入波导分别与微波腔体通过钎焊相连，两者位于微波腔体的不同纵向位置，且 两者馈入方向彼此垂直，并分别同馈入微波功率的波导传输线相连；冷却水管接头与微波 腔体的冷却水槽钎焊连接在一起，微波腔体的温度恒定通过冷却水管接头引入的恒温水得 以保持。 本发明的工作原理外置热阴极发射出来的电子束，对微波场来说是直流电子束， 即连续电子束，这一连续电子束进入微波腔的第一腔时，由于馈入的微波功率在其中建立起微波电场是按微波频率正弦波变化，因此进入该腔的电子束一部分将被加速，而另一部 分将被减速，致使这些电子的速度发生了变化，部分电子被减速后而丢失，而另一部分电子 被群聚在某一微波场相位附近在腔中继续加速前进，使连续的电子束就变成了脉冲电子 束。这一群聚电子束的过程称之为聚束或叫聚相。被群聚了的电子束穿过中间阑片的孔进 入微波腔体的第二腔，如若第二腔的微波电场和相位适当，这些被第一腔聚束了的电子束 将被进一步聚束和加速，由于第二腔中的微波电场的大小和场的相位可以独立于馈入第一 腔的微波功率进行调节，因此可使电子束被聚束在一个很小的相位上加速。由此可知此时 从该枪引出的电子束具有短脉冲(ps级)、高流强(数十安培)、低能散(小于0.5%)等优 良性能。另本发明的微波腔中的电场很高(达80MV/m)，这使电子束的能量在几厘米的距离 内被加速到2MeV。此时电子的速度已接近光速(电子的相对速度为0. 979)，因此空间电荷 效应已大为减弱，使电子束的性能在传输过程中变化较小。
本发明与现有技术相比的优点在于 (1)现有的热阴极微波电子枪的阴极都是置于腔内壁，即置于腔内，发射的电子是 因微波电场所致，由于微波电场随时间变化是正弦波关系，这导致引出的电子束的能量及 流强(因二分之三次方关系)都是时间的函数，而腔中的电场大小取决于腔内击穿场强限 制，其相位是不可调的，因此要得到低能散的束流它只有依赖整个微波电子枪后的辅助设 备，如a-磁铁、次谐波聚束腔(SHB)等。这样一来，虽然可以将束流能散降低，但束流强度 也减小了，且设备尺寸大大加大，因此其复杂性增加了，造价也增加了。内置热阴极独立调 谐微波电子枪虽然相位和功率可调，但由于初始电子束是依赖于第一腔的微波电场引出， 这就导致在有限的可变参数条件下很难得到性能优良的电子束。本发明吸收了内置热阴极 独立调谐微波电子枪的优点，即两腔的功率大小及其相位可调，而又克了第一腔中的原始 电子束的强度以及其能量取决该腔的微波场的缺点；而且外置阴极发射的电子束流强及其 初始能量均可独立于微波功率源系统进行调节(调节灯丝加热电流可改变发射能力、调节 阴极同微波腔壁间的电压可调节束流强度及其能量)，这为模拟设计以及试验增加了三个 可变参量，因此较易得到满足设计要求的枪的结构尺寸、微波功率的最佳参数。与此同时本 发明采用外置阴极消除了电子反轰现象，延长了电子枪的使用寿命。 (2)本发明同光阴极微波电子枪相比，其主要优点在于体积小、技术难度低，如光 阴极微波电子枪需要一复杂的激光系统，且要求它的激光束与微波功率严格同步，其同步 要求小于lps、激光束骑在微波电场的相位上的精度小于1度。这些在本发明的电子枪没有 这些要求，与此同时光阴极枪要求场强高于100MV/m，而本发明的枪中的场约为80MV/m。这 些都使得本发明的电子枪的难度和复杂性大为降低，因此造价也大大降低，不足光阴极微 波电子枪造价的十分之一。另外光阴极微波电子枪由于需要一短波长的高功率激光系统， 因此要求置放电子枪的环境具有防震、十分干净等条件。而本发明的枪可工作在一般实验 室环境中。从模拟计算和出束试验测试参数看，本发明的枪的束流参数同光阴极枪相比基 本相同。 (3)本发明已通过试验证明它具有高流强、短脉冲、低能散的束流品质，且体积较 小，完全可用于对束流品质要求较高、且体积较小的电子直线加速器。
图la为本发明的外置阴极独立调谐微波电子枪的主剖视图、图lb为图la的侧剖
视图、图lc为图la中的A-A处的断面图、图ld为图la中的B向局部视图； 图2a为微波腔体的主视图、图2b为图2a中的A-A断面图、图2c为图2a中的B-B
断面图、图2d为本发明微波腔体的俯视图； 图3为本发明的调谐机构组件结构图； 图4为本发明的第一腔输入波导结构图； 图5a为本发明第二腔输入波导的主视剖面图、图5b为本发明第二腔输入波导的 俯视剖面图； 图6为本发明的电子枪性能测试装置示意图。
具体实施例方式
如图la-ld所示，本发明外置阴极独立调谐微波电子枪由二个紧相连的且微波功 率彼此隔离的微波腔体2 (可采用S-波段谐振腔)与外热阴极1组成；外热阴极1置于微 波腔体2外，并与微波腔体2通过碟形法兰201氩弧焊成一体。外热阴极1为外购件，它有 一热阴极和阳极，外热阴极1的阴极和阳极间以陶瓷管彼此绝缘，以便加上15kV脉冲高压 引出电子束；要求外热阴极产生的电子束流强为2A，电子束的束腰处在微波腔体的第一腔 中心，束腰直径为2mm，阳极上焊有一碟形可伐法兰并加工有一定位槽，外热阴极1与微波 腔体2通过各自的可伐法兰氩弧焊接相连，以确保超高真空要求。外热阴极1的阳极上的 定位槽以确保外热阴极1与微波腔体2通过氩弧焊焊接时它们的轴彼此重合。
微波腔体2的第一腔的微波功率通过第一腔输入波导4馈入，微波腔体2的第一 腔耦合口的对面有调谐机构3，调谐机构3用于对第一腔的谐振频率进行微调，调谐机构3 与微波腔体2的一侧在氢炉中钎焊相连以确保超高真空要求；微波腔体2的第二腔的微波 功率通过第二腔输入波导5馈入；第一腔输入波导4和第二输入波导5分别与微波腔体2 通过钎焊相连，两者位于微波腔体2的不同纵向位置，且两者馈入方向彼此垂直，并分别同 馈入微波功率的波导传输线相连；冷却水管接头6与微波腔体2的冷却水槽钎焊连接在一 起，微波腔体2的温度恒定通过冷却水管接头6引入的恒温水得以保持。外热阴极1的电 极同外接灯丝电源相接，且同脉冲高压电源相连，调节灯丝电流及脉冲高压的值可以得到 不同束流强度和电子的初始能量。调节微波功率源的波导传输系统中的衰减器611、移相器 608来调节馈入第一腔、第二腔的微波功率和相位，以得到高性能的电子束。
如图2a_图2d所示，本发明的微波电子枪腔体的腔体断面剖面图。微波谐振腔2 的第一腔由前端阑片202、第一腔体圆环203、中间阑片204前端面以及碟形法兰201组成。 第一腔的前端阑片202、第一腔体圆环203、中间阑片204前端面经过精密加工后，利用工夹 具在氢炉中钎焊为一体，并确保超高真空性能，然后碟形法兰201和微波腔体2在氢炉中钎 焊为一体；微波腔体2的第二腔由中间阑片204的后端面、第二腔体圆环205、后端阑片206 及连接法兰207组成。第二腔的中间阑片204后端面、第二腔体圆环205、后端阑片206及连 接法兰207经过精密加工后，利用精密工夹具在氢炉中钎焊为一体，并确保超高真空性能； 第二腔体园环205上外壁上有两个不透的调整孔用以调整第二腔的谐振频率，调整孔的直 径一般为6 8mm。
连接法兰207由不锈钢加工而成，碟形法兰201由0. 5mm可伐板冲压而成，然后在 氢炉中与前端阑片202钎焊为一体。 第一腔由前端阑片202、第一腔体圆环203、中间阑片204、第二腔由中间阑片204、 第二腔体圆环205、后端阑片206均由高导电率(电导率s > 5.8X107S/m)无氧铜材料 精加工而成，精密加工要求微波腔体2的所有部件暴露在腔内的表面粗糙度均要求达到 0. 16iim，尺寸精度为士5iim。数控车床难以满足表面粗糙度要求，为达到上述的加工精度 和表面粗糙度要求，本发明采取金刚石刀精密切削加工，且所有R弧的加工采用特殊的回 旋刀架及金刚石刀切削加工而成。加工后，利用特殊工夹具将组成微波腔体2的第一腔的 部件前端阑片202、第一腔体圆环203、中间阑片204的前端面、第一腔输入波导4以及调 谐机构3组装在一起，利用网络分析仪对其微波参数进行测试和调整以达到要求。同样将 部件中间阑片204的后端面、第二腔体圆环205、后端阑片206及第二腔输入波导5组装在 一起进行微波参数测试和调整。它们合乎要求后，利用工夹具将碟形法兰201、前端阑片 202、第一腔体圆环203、中间阑片204、第二腔体圆环205、后端阑片206及连接法兰207组 装在一起，在氢炉中钎焊成整体形成微波腔体2，检漏合格后，再将外热阴极1与微波腔体2 通过碟形法兰201氩弧焊成一体。 如图3所示，调谐机构3由调谐杆外套302、调谐杆304、硅青铜弹簧片303以及调 谐杆驱动机构301组成。调谐杆外套302同微波腔体2的第一腔通过钎焊为一体。调谐杆 驱动机构301和调谐杆304，通过螺钉紧固为一体，然后通过调谐杆驱动机构301的法兰同 调谐杆外套302密封紧固为一体。经检漏不漏，以确保超高真空性能。硅青铜弹簧片303 嵌在调谐杆304的槽内。在将调谐驱动机构301、调谐杆304同调谐杆外套302装配时，先 将装有硅青铜弹簧片303的调谐杆304进入调谐杆外套302，并确保调谐杆304同调谐杆 外套302电接触良好后再紧固密封螺钉以确保超高真空性能。调谐杆304在调谐驱动机构 301驱动下可以在微波腔体2的第一腔中进出10mm。 如图4所示，第一腔输入波导4由第一波导法兰401和第一收縮波导402组成。第 一波导法兰401和第一收縮波导402先在氢炉中钎焊为一体，然后再利用工夹具在氢炉中 与微波腔体2的第一腔钎焊在一起。 如图5a、图5b所示，第二腔输入波导5由第二波导法兰501和第二收縮波导502 组成，第二波导法兰501和第二收縮波导502先在氢炉中钎焊为一体，然后再利用工夹具在 氢炉中与微波腔体2的第二腔钎焊在一起。 本发明中的第一波导法兰401和第二波导法兰501均为SLAC型，由不锈钢加工而 成，它与外接功率源的传输线波导通过无氧铜密封垫片紧固密封。第一收縮波导402和第 二收縮波导502由无氧铜材料加工而成。第一收縮波导402和第二收縮波导502的收縮形 状尺寸满足与微波腔体2的第一腔和第二腔连接时的耦合系数为1. 4。
外热阴极1为外购件，它由热阴极和阳极以及真空绝缘的陶瓷管等组成。热阴极 为间热式储存式阴极，即热阴极由加热灯丝和阴极构成；阳极是一特殊形状的不锈钢法兰， 在法兰的外沿钎焊有由可伐材料冲压而成的碟形法兰。阳极和阴极之间用真空陶瓷管隔 开，陶瓷管同阴极、阳极在真空炉内钎焊为一体，并确保超高真空要求。当灯丝电流为所需 值时，阴极将发射所需的大量电子，这些电子在阳极施加脉冲高压(15kV)时被引出。被引 出的电子束性能要求为电子束动能为15keV，束流强度为2A，束腰直径为2mm，束腰位置在微波腔体2的第一腔的中心。 对这种结构的电子枪进行模拟计算，结果表明，这种微波电子枪在适当的腔体尺寸以及适当的功率和相位搭配时能产生高性能的电子束，即能得到高流强、短脉冲、低能散的电子束。依据上述模拟结果所得有关参数设计了电子枪结构。第一腔将外热阴极发射的电子束进行聚束和加速，使电子束的能量提高到几百千电子伏特，然后进入第二腔。在第二腔中电子束在适当的功率和相位(相对于第二腔)上继续被聚相和加速，由于第一腔和第二腔的功率和相位是可以独立调节且两者之间的距离是必须优化选取，考虑到两腔的微波功率必须隔离和电子束在中间阑片的孔中飞行时间以及电子束在第二腔中聚束和加速过程等因素，优化结果得两腔的距离和孔的直径分别为36mm和10mm。根据优化结果，第一腔的功率为0. 3丽，第一腔的功率为1. 62丽，调节相位在较佳值时，从第二腔弓I出的束流具有较低的能散和很短的脉冲，且电子束在两腔中被充分聚相，因此束流强度被大大提高，由于两腔中的加速电场很高，特别是第二腔中的场强高达 80MV/m以上，因此电子束的能量
可达2MeV左右，此时电子的速度已接近光速(P = = Q'979 )，这就大大减弱了空间电荷效
应。另外本发明是采用外阴极，因此几乎不存在电子返轰现象。加工后，两腔的谐振频率的一致性是该微波电子枪能否正常工作的主要技术难题之一。设计表明第一腔的尺寸精度为0. 5 i！ m，这样高的精度仅靠精密加工来确保频率在设计值上是十分困难的，为降低加工精度难度，又能确保两腔的工作频率严格符号设计要求和一致，在第一腔的功率输入耦合口的对面增加一调谐机构3，用调谐机构3来补偿加工的失差。第二腔壁上设计了两个调整小孔以便通过挤压或拉伸它使工作频率符合设计要求。由于腔表面场强很高，因此腔内壁的表面粗糙度要求十分高，要求表面粗糙度好于0. 16 i！ m，要达到这一要求又不允许采取精磨和机械抛光加工工艺，因这些加工会降低无氧铜村料的高导电性能，增加腔耗，为此，为确保表面击穿场强阈值高于100MV/m，采取金刚石刀切削工艺，其内表面的圆弧面用特珠的回旋力架加工，而不采用数控车床加工。这样的加工工艺可使其表面粗糙度优于设计要求值。腔体部件加工后经尺寸测量符合要求后在氢气焊接炉中进行钎焊。焊后检漏不漏(总漏率q《1X10—1Qpa. 1/s)后，借助于微波网络分析仪，分别调节微波腔体2的第一腔、第二腔的耦合口尺寸，使其微波参数达到设计要求值，然后将微波腔体2与第一输入波导及法兰4和第二输入波导及法兰5在氢炉中钎焊成整体。 微波腔体2参数测量后，将外热阴极1与微波腔体2通过彼此的碟形法兰氩弧焊接焊成一体。检漏不漏后，将该枪在一测试装置上进行热测，即进行出束试验。
本发明的外置阴极独立调谐微波电子枪加工完成后，需对其性能进行测试，为此搭建了该枪的测试平台(测试装置)。 图6是该外置阴极独立调谐微波电子枪的性能测试装置示意图。本发明的外置阴极独立调谐微波电子枪的测试装置由以下部分组成外置阴极独立调谐微波电子枪601、用于测量束流强度的束流变压器602、用于测量束斑尺寸的荧光靶(FLAG)603、用于测量束团长度的加速管604、用于给条文相机提供束团长度信息OTR靶605、用于测量束流能量和能谱的磁铁分析仪606、分析铁后的荧光靶607、用于调节进入第二腔和加速管的微波功率相位的微波移相器608、用以分配进入第一腔的微波功率的功分器610、用于调节进入微波腔体2的第二腔的微波功率的衰减器611、为第一腔传输功率的带有抽气的波导及真空离子泵613、给第二腔提供微波功率测量的波导及离子泵612、用于将来自速调管的功率分配
到电子枪及加速管的功分器609。上述这些微波元件及部件按图6所示的布局将它们通过
金属密封连接在一起，并确保超高真空性能。 上述测试装置完成后按以下流程测试电子枪的性能 (1)启动真空离子泵和水冷系统运行； (2)当微波腔体2的真空度好于2X10—6pa时，激活外热阴极电子枪，激活过程始终维持真空好于5X 10—5pa，此过程约需3-4天； (3)当整个测试装置的真空度好于2X 10—6pa，微波腔体2以及加速管604温度恒定在设计值(42°C)时，开始馈入微波功率进入微波腔体2和加速管604，微调信号源频率使第二腔谐振。启动调谐杆驱动机构301，驱动调节调谐杆304使第一腔谐振。然后对微波电子枪进行老练，馈入功率老练时必须维持真空好于1X10—4pa。当真空好于1X10—5pa，再稍加微波功率，在真空符号要求下逐渐增加馈入功率。当功率达到一定值时，微波腔体2中会出现微波放电、电子倍增现象，此时应停止增加功率，等待此现象消亡，然后再稍加微波功率，重复上述过程直至馈入微波功率略高于设计值，而微波腔体2内又无电子倍增现象出现。此老练过程需一周以上； (4)老练结束，进行出束试验，测试束流参数预热外置阴极灯丝，然后加阳极电压至设计值，再调节微波功率为设计值，调节时序系统参数使阳极脉冲电压、调制器、微波信号源同步，观测束流变压器上束流波形及其强度、观察Flag上束流光斑，最后微调时序、调节移相器、衰减器等使束流参数最佳。 利用加速管604和分析磁铁606测量束流能量和束团长度。测试结果表明本发明具有良好的束流性能，典型的束流参数如下表1所示。表1 :典型的束流参数表外置阴极灯丝电流2. 8A阳极电压15kV第一腔微波功率0. 30丽第二腔微波功率1. 62丽束流能量1. 9MeV宏脉冲流强280mA束团脉冲流强18A束团长度5. 6ps束流能散0. 57%本发明未详细阐述部分属于本领域公知常识。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
外置阴极独立调谐微波电子枪，其特征在于由二个紧相连的且微波功率彼此隔离的微波腔体(2)与外热阴极(1)组成；外热阴极(1)置于微波腔体(2)外，并与微波腔体(2)焊接成一体；微波腔体(2)的第一腔的微波功率通过第一腔输入波导(4)馈入，第一腔输入波导(4)耦合口的对面有调谐机构(3)，调谐机构(3)用于对第一腔的谐振频率进行微调，使第一腔和第二腔的谐振频率相同，调谐机构(3)与微波腔体(2)的一侧通过钎焊相连；微波腔体(2)的第二腔的微波功率通过第二腔输入波导(5)馈入；第一腔输入波导(4)和第二输入波导(5)分别与微波腔体(2)通过钎焊相连，两者位于微波腔体(2)的不同纵向位置，且两者馈入方向彼此垂直，并分别同馈入微波功率的波导传输线相连；冷却水管接头(6)与微波腔体(2)的冷却水槽钎焊连接在一起，微波腔体(2)的温度恒定通过冷却水管接头(6)引入的恒温水得以保持。
2. 根据权利要求1所述的外置阴极独立调谐微波电子枪，其特征在于所述微波腔 体(2)由第一腔、第二腔及碟形法兰(201)组成；第一腔由前端阑片(202)、第一腔体圆环 (203)和中间阑片(204)的前端面组成，它们在氢炉中钎焊后形成，当馈进微波功率时，该 第一腔中将建立起微波电场对电子束进行聚束和加速，碟形法兰(201)与前端阑片(202) 在氢炉中钎焊在一起，通过碟形法兰(201)与外置热阴极(1)的碟形法兰氩弧焊为一体，以 确保真空密封；微波腔体(2)的第二腔由中间阑片(204)的后端面、第二腔体圆环(205)、 后端阑片(206)及连接法兰(207)组成，它们在氢炉中钎焊成一体并确保真空密封性，即通 过真空检漏不漏，连接法兰(207)用于同束流引出真空管道密封连接，当给第二腔馈入微 波功率时，该腔中将建立起80MV/m以上的极高微波电场，如果该微波电场的相位和大小适 当，该微波电场对来自第一腔的电子束进一步聚束和加速，使电子束在腔中获得近2MeV的 能量；中间阑片(204)的两端面分别是第一腔和第二腔的腔端面，同时它又将第一腔和第 二腔分开，中间阑片(204)中心有一通孔，孔的直径选为允许束流通过，而微波功率不能通 过，以达到第一腔和第二腔之间的微波功率彼此隔离，致使可以独立调节第一腔和第二腔 的功率及其相位。
3. 根据权利要求1所述的外置阴极独立调谐微波电子枪，其特征在于所述的调谐机 构(3)由调谐杆外套(302)、调谐杆(304)、硅青铜弹簧片(303)以及调谐杆驱动机构(301) 组成；调谐杆(304)位于调谐杆外套(302)之内，它可以在调谐杆外套内移动；硅青铜弹簧 片(303)嵌在调谐杆(304)上，位于离调谐杆(304)端面半个波长处，以确保调谐杆(304) 移动时调谐杆(304)与调谐杆外套(302)电接触良好；调节调谐杆(304)端面在第一腔中 的位置可以改变第一腔的谐振频率，使用前调节好后，它的位置在运行使用时不需调节，调 谐杆(304)在调谐驱动机构(301)驱动下可以进出入第一腔，最大调节量为10mm。
4. 根据权利要求2所述的外置阴极独立调谐微波电子枪，其特征在于所述第二腔体 园环(205)上外壁上有两个不透的调整孔用以调整第二腔的谐振频率。
5. 根据权利1所述外置阴极独立调谐微波电子枪，其特征在于所述第一腔输入波导 (4)由第一波导法兰(401)和第一收縮波导(402)组成；第一波导法兰(401)和第一收縮 波导(402)在氢炉或在真空炉中钎焊为一体，然后在氢炉中将第一腔输入波导(4)同微波 腔体(2)的第一腔的耦合口钎焊为一体。
6. 根据权利1所述外置阴极独立调谐微波电子枪，其特征在于所述的第二腔输入波 导(5)由第二波导法兰(501)和第二收縮波导(502)组成，第二波导法兰(501)和第二收縮波导(502)在氢炉或在真空炉中钎焊为一体，然后在氢炉中将第二腔输入波导(5)同微 波腔体(2)的第二腔的耦合口钎焊为一体。
7. 根据权利5或6所述外置阴极独立调谐微波电子枪，其特征在于所述第一波导法 兰(401)和第二波导法兰(501)均为SLAC型，由不锈钢加工而成，它与外接功率源的传输 线波导通过无氧铜密封垫片紧固密封。
8. 根据权利5或6所述外置阴极独立调谐微波电子枪，其特征在于所述第一收縮波 导(402)和第二收縮波导(502)由无氧铜材料加工而成；第一收縮波导(402)和第二收縮 波导(502)的收縮形状尺寸满足与微波腔体(2)的第一腔和第二腔连接时的耦合系数为 1. 4。
9. 根据权利2所述外置阴极独立调谐微波电子枪，其特征在于所述蝶形法兰(201) 由O. 5mm可伐板冲压而成，然后在氢炉中与前端阑片(202)钎焊为一体。
10. 根据权利l所述外置阴极独立调谐微波电子枪，其特征在于所述微波腔体(2)的第一腔和第二腔的谐振频率相同。
全文摘要
外置阴极独立调谐微波电子枪由外置阴极即二极枪、微波腔体、调谐机构、第一腔输入波导、第二腔输入波导和冷却水管组成；外置阴极与微波腔体通过可伐法兰氩弧焊接相连，调谐机构同微波腔体在氢炉中钎焊相连，第一腔输入波导和第二腔输入波导同微波腔通过钎焊相连，但第一腔输入波导和第二腔输入波导在微波腔体的不同纵向位置相连且在角向方向互相垂直，然后分别同馈入微波功率的波导传输线相连。本发明解决了制造工艺，使电子枪结构简单，电子束性能优良，为紧凑型自由电子激光及电子直线加速器提供了新型的电子束源装置。
文档编号H05H7/00GK101778527SQ20101010527
公开日2010年7月14日 申请日期2010年2月3日 优先权日2010年2月3日
发明者冯光耀, 卢盛宽, 尚雷, 庞键, 樊明武, 洪义麟, 裴元吉, 贾大春, 金凯, 黄贵荣 申请人:中国科学技术大学