一种同轴磁控管的微波频率微调装置及同轴磁控管的制作方法

本发明涉及真空电子器件技术领域。更具体地，涉及一种同轴磁控管的微波频率微调装置及同轴磁控管。

背景技术：

磁控管是一种真空电子振荡器，其用于把电源中的电能转化为微波能。磁控管具有功率大，体积小，成本低的特点，因此，常用作医疗直线加速器中的微波源。

目前，国内医疗直线加速器主要集中在s波段(2856mhz)，输出脉冲功率约2.6兆瓦。为了满足医疗仪器小型化和精准治疗的需求，医疗直线加速器的发展方向是c波段(5700mhz)和x波段(9300mhz)，而且要求微波频率在很小的范围内(20mhz以内)可以调节。可应用于s波段直线加速器的非同轴磁控管由于高频工作时损耗大，效率低，已经不能适用于c波段直线加速器，因此c波段直线加速器通常采用同轴磁控管。

现有的同轴磁控管包括阴极、形成于阴极外部的内腔及形成于内腔外部的外腔，通常还设有调频装置。现有的调频装置主要采用传动杆配合金属活塞的方式实现，通过传动杆带动置于外腔中的金属活塞上下移动来调节同轴磁控管的微波频率。但是金属活塞的微小位移会造成同轴磁控管的频移步进过大，例如，c波段同轴磁控管中金属活塞向下移动0.1mm会造成同轴磁控管的微波频率升高约30mhz。然而，c波段直线加速器对c波段同轴磁控管频移精度的要求是小于20mhz，现有的调频装置不能满足c波段直线加速器对c波段同轴磁控管的要求。

因此，需要提供一种可精确实现对同轴磁控管，尤其是对c波段同轴磁控管的微波频率进行微调的同轴磁控管的微波频率微调装置及同轴磁控管。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可精确实现对同轴磁控管，尤其是对c波段同轴磁控管的微波频率进行微调的同轴磁控管的微波频率微调装置及同轴磁控管。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供一种同轴磁控管的微波频率微调装置，包括支撑件及与同轴磁控管的内腔同轴设置的传动杆、金属塑性件、传动盘和调频环，所述支撑件结合固定于同轴磁控管的外壳，所述金属塑性件的两端分别结合固定于所述支撑件和所述传动盘，所述传动杆的底面结合固定于所述传动盘的顶面，所述调频环的顶面结合固定有多个周向均布的连接杆，所述连接杆的顶面结合固定于所述传动盘的底面；所述调频环位于同轴磁控管的外腔中，通过在所述传动杆的带动下沿内腔轴向的位移实现对同轴磁控管微波频率的微调。

在进行同轴磁控管微波频率的微调时，沿内腔轴向向传动杆施力使其带动调频环沿内腔轴向运动，当停止施力时由于金属塑性件的塑性使得调频环在外腔中的位置固定。这样，可通过向传动杆施力带动调频环沿内腔轴向实现位移，调频环在外腔中的位置越接近外腔的下部同轴磁控管的微波频率就越高，调频环在外腔中的位置越接近外腔的上部同轴磁控管的微波频率就越低。通过本发明第一方面提供的同轴磁控管的微波频率微调装置的精密加工和装配，可实现调频环沿内腔轴向的位移值与同轴磁控管微波频率的改变值呈线性关系，调频环每向下移动0.1mm，同轴磁控管微波频率上升约为2mhz，可达到c波段直线加速器对c波段同轴磁控管频移精度要求的十倍。

优选地，所述金属塑性件为金属波纹管，所述传动杆靠近所述传动盘的部分位于所述金属波纹管的管腔中。

优选地，所述调频环的厚度为6-10mm。此种结构带来的有益效果在于：由于磁控管的输出功率约为2mw-3mw，功率很高，因此调频环的厚度不能太薄会出现打火现象，因此调频环的厚度优选为6-10mm，最优选为8mm。

优选地，所述连接杆的个数为3个，3个连接杆即可保证调频环位移的稳定性。

优选地，所述传动杆、金属塑性件、传动盘和连接杆的材质均为不锈钢，所述调频环的材质为无氧铜。此种材质的选择带来的有益效果在于：调频环在外腔的高频电场中产生的热量可以依次通过连接杆、传动盘和传动杆散出，加强了散热性。

优选地，所述调频环位于同轴磁控管的外腔中顶部且靠近内腔的位置。此种结构带来的有益效果在于：同轴磁控管外腔中的高频电场主要是te011模式，高频电场以内腔体为轴心呈圆环状分布，外腔中靠近内腔边界处的场强最小，因此调频环环位于同轴磁控管的外腔中顶部且靠近内腔的位置，可进一步精确地实现对同轴磁控管的微波频率的微调。

优选地，所述金属塑性件的两端分别焊接于所述支撑件和所述传动盘，所述传动杆的底面焊接于所述传动盘的顶面，所述调频环的顶面焊接有多个周向均布的连接杆，所述连接杆的顶面焊接于所述传动盘的底面。

优选地，所述支撑件焊接于同轴磁控管的外壳或与同轴磁控管的外壳一体成型。

本发明第二方面提供一种同轴磁控管，包括本发明第一方面提供的同轴磁控管的微波频率微调装置。

优选地，本发明第二方面提供的同轴磁控管为c波段同轴磁控管。即，将本发明第一方面提供的同轴磁控管的微波频率微调装置应用于c波段同轴磁控管，这样可充分实现本发明第一方面提供的同轴磁控管的微波频率微调装置可对同轴磁控管的微波频率进行精确地微调的优势。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案可精确实现对同轴磁控管，尤其是对c波段同轴磁控管的微波频率进行微调，可满足c波段直线加速器对c波段同轴磁控管频移精度的要求。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1示出同轴磁控管的微波频率微调装置的剖面示意图。

图2示出调频环与连接杆的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1和图2共同所示，本发明的一个实施例提供了一种同轴磁控管的微波频率微调装置，包括支撑件8及与同轴磁控管的内腔2同轴设置的传动杆7、金属塑性件6、传动盘5和调频环3，支撑件8结合固定于同轴磁控管的外壳，金属塑性件6的两端分别结合固定于支撑件8和传动盘5，传动杆7的底面结合固定于传动盘5的顶面，调频环3的顶面结合固定有多个周向均布的连接杆4，连接杆4的顶面结合固定于传动盘5的底面；调频环3位于同轴磁控管的外腔1中，通过在传动杆7的带动下沿内腔2轴向的位移实现对同轴磁控管微波频率的微调。

在进行同轴磁控管微波频率的微调时，沿内腔2轴向向传动杆7施力使其带动调频环3沿内腔2轴向运动，当停止施力时由于金属塑性件6的塑性使得调频环3在外腔1中的位置固定。这样，可通过向传动杆7施力带动调频环3沿内腔2轴向实现位移，调频环3在外腔1中的位置越接近外腔1的下部同轴磁控管的微波频率就越高，调频环3在外腔1中的位置越接近外腔1的上部同轴磁控管的微波频率就越低。通过本发明第一方面提供的同轴磁控管的微波频率微调装置的精密加工和装配，可实现调频环3沿内腔2轴向的位移值与同轴磁控管微波频率的改变值呈线性关系，调频环3每向下移动0.1mm，同轴磁控管微波频率上升约为2mhz，可达到c波段直线加速器对c波段同轴磁控管频移精度要求的十倍。其中，传动杆7、金属塑性件6、传动盘5和调频环3均与同轴磁控管的内腔2同轴设置可使得沿内腔2轴向向传动杆7施力时调频环3沿内腔2轴向的位移更精确。另外，本领域技术人员可以理解的是：传动杆7与传动盘5同轴且传动杆7的底面结合固定于传动盘5的顶面，意味着传动杆7的底面中心结合固定于传动盘5的顶面中心；而调频环3的顶面结合固定有多个周向均布的连接杆4意味着相邻连接杆4之间等间距，因此，这种稳定的结构使得调节环在强烈震动下，其端面仍然可保持水平状态(如果初始状态即为水平状态)，可保证微调的精度。

在具体实施时，金属塑性件6具体为金属波纹管，传动杆7靠近传动盘5的部分位于金属波纹管的管腔中。

在具体实施时，调频环3的厚度设置为6-10mm。此种结构带来的有益效果在于：由于磁控管的输出功率约为2mw-3mw，功率很高，因此调频环3的厚度不能太薄会出现打火现象，因此调频环3的厚度优选为6-10mm，最优选为8mm。

在具体实施时，连接杆4的个数为3个，3个连接杆4即可保证调频环3位移的稳定性。

在具体实施时，传动杆7、金属塑性件6、传动盘5和连接杆4的材质均为不锈钢，调频环3的材质为无氧铜。此种材质的选择带来的有益效果在于：调频环3在外腔1的高频电场中产生的热量可以依次通过连接杆4、传动盘5和传动杆7散出，加强了散热性。

在具体实施时，调频环3位于同轴磁控管的外腔1中顶部且靠近内腔2的位置。此种结构带来的有益效果在于：同轴磁控管外腔1中的高频电场主要是te011模式，高频电场以内腔2体为轴心呈圆环状分布，外腔1中靠近内腔2边界处的场强最小，因此调频环3环位于同轴磁控管的外腔1中顶部且靠近内腔2的位置，可进一步精确地实现对同轴磁控管的微波频率的微调。

在具体实施时，金属塑性件6的两端分别焊接于支撑件8和传动盘5，传动杆7的底面焊接于传动盘5的顶面，调频环3的顶面焊接有多个周向均布的连接杆4，连接杆4的顶面焊接于传动盘5的底面。

在具体实施时，支撑件8焊接于同轴磁控管的外壳或与同轴磁控管的外壳一体成型。

本发明的另一个实施例提供了一种同轴磁控管，包括上述实施例提供的同轴磁控管的微波频率微调装置，在具体实施时该同轴磁控管为c波段同轴磁控管。即，将上述实施例提供的同轴磁控管的微波频率微调装置应用于c波段同轴磁控管，这样可充分实现上述实施例提供的同轴磁控管的微波频率微调装置可对同轴磁控管的微波频率进行精确地微调的优势。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

还需要说明的是，在本发明的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。