一种能量传输结构的制作方法

本实用新型涉及微波传输领域，尤其是涉及一种适用于毫米波与太赫兹波能量传输的结构。

背景技术：

太赫兹波(THz)是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波，其波长大概在0.03到3mm范围，介于微波与红外之间。在科研和民用方面微波、可见光、红外等技术已被广泛应用。但太赫兹技术发展滞后，究其原因主要在于缺少探测器和发射源。因此如何能有效地产生出高功率、高能量、高效率且能在常温环境下稳定运行的且宽带可调的太赫兹辐射源来，以及如何能将其方便、灵活地运用于日常的科研工作和实际生活中，已经成为科研工作者的追求目标和迫切需要解决的实际问题。

真空返波管振荡器是具有潜力的THz源之一，是一种利用电子注与慢波系统中的返波相互作用产生震荡的微波电子管，他是目前唯一能够在太赫兹频段中提供频率可调、连续波功率输出在1000～1mW的器件，它具有调谐快、工作稳定、功率大、效率高和相位稳定性极高的特点。同时与固态振荡器、量子级联激光、远红外气体激光、激光驱动THz辐射器等器件比较真空返波管THz振荡器具有功率体积比和功率重量比方面的绝对优势，可以实现小型化THz震荡源，已经得到世界在该领域内的研究兴趣。

本发明就是在本单位开发太赫兹返波管真空器件的背景下发明的适用于太赫兹返波管真空器件的一种能量传输结构。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的问题提供一种能量传输结构，其目的是保证该结构在高频波段特别是在太赫兹频段具有能量传输效率高、损耗小，且功率容量大，不容易烧毁的特点。

本实用新型的技术方案是该种能量传输结构包括圆筒状的帽子，位于帽子内部的输能窗、与帽子配合安装的波导转接法兰，所述的帽子内圆顶部设有带帽子波导孔的凸台，所述的波导转接法兰是由圆筒结构和环形台阶垂直设置组成的截面为T形的结构，圆筒结构位于帽子内部，且圆筒结构的自由端与凸台的顶部连接，环形台阶与帽子的底部连接；所述的圆筒结构的中心设有与帽子波导孔同中心线的波导转接法兰波导孔，波导安装在波导转接法兰波导孔内；所述的输能窗套装在圆筒结构的外圆周上。

所述的输能窗包括依次相连的法兰盘、玻璃环和能量传输介质片，法兰盘的一端与玻璃环的一端连接，法兰盘的另一端与圆筒结构上设置的台阶连接，玻璃环的另一端与能量传输介质片连接。

所述的帽子的底部设有环形凸台，所述的环形凸台和环形台阶上分别设有位置相对应的安装孔，并通过定位销钉和紧固螺钉连接在一起。

所述的帽子顶端外圆周处设有外螺纹。

所述的法兰盘与圆筒结构上的台阶通过钎焊密封连接。

所述的玻璃环的一端高温软化后包裹于法兰盘的连接部；所述的玻璃环的另一端与能量传输介质片通过低温玻璃粉熔融后形成密封连接。

所述的能量传输介质片的材料为人造氟金云母。

所述的帽子波导孔与波导转接法兰波导孔均为矩形孔，所述的波导也为矩形，且波导的内部尺寸与帽子波导孔的尺寸相同。

具有上述结构的该种能量传输结构具有结构紧凑轻巧，真空气密性可靠，同时制作工艺简单，可以批量生产；更重要的是该结构在高频波段特别是在太赫兹频段具有能量传输效率高、损耗小，且功率容量大，不容易烧毁的特点，从而提高了产品的可靠性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1所示结构的左视图。

图3为本发明中帽子的结构示意图。

图4为本发明中输能窗的结构示意图。

图5为本发明中波导转接法兰的结构示意图。

在图1-5中，1：帽子；101：帽子波导孔；102：凸台；103：环形凸台；104：外螺纹；2：输能窗；201：法兰盘；202：玻璃环；203：能量传输介质片；3：波导转接法兰；301：圆筒结构；302：环形台阶；303：波导转接法兰波导孔；4：波导；5：定位销钉；6：紧固螺钉。

具体实施方式

图1为本实用新型的结构示意图，图2为图1所示结构的左视图，图3为本发明中帽子的结构示意图，图4为本发明中输能窗的结构示意图，图5为本发明中波导转接法兰的结构示意图。由图1-5所示结构结合可知，该种能量传输结构包括圆筒状的帽子1，位于帽子1内部的输能窗2、与帽子1配合安装的波导转接法兰3，帽子1内圆顶部设有带帽子波导孔101的凸台102，波导转接法兰3是由圆筒结构301和环形台阶302垂直设置组成的截面为T形的结构，圆筒结构301位于帽子1内部，且圆筒结构301的自由端与凸台102的顶部连接，环形台阶302与帽子1的底部连接；圆筒结构301的中心设有与帽子波导孔101同中心线的波导转接法兰波导孔303，波导4安装在波导转接法兰波导孔303内；所述的输能窗2套装在圆筒结构301的外圆周上。

进一步地，输能窗2包括依次相连的法兰盘201、玻璃环202和能量传输介质片203，法兰盘201的一端与玻璃环202的一端连接，法兰盘201的另一端与圆筒结构301上设置的台阶连接，玻璃环202的另一端与能量传输介质片203连接。

更进一步地，帽子1的底部设有环形凸台103，所述的环形凸台103和环形台阶302上分别设有位置相对应的安装孔，并通过定位销钉5和紧固螺钉6连接在一起。

帽子1顶端外圆周处设有外螺纹104。

更进一步地，法兰盘201与圆筒结构301上的台阶通过钎焊密封连接；玻璃环202的一端高温软化后包裹于法兰盘201的连接部；所述的玻璃环202的另一端与能量传输介质片203通过低温玻璃粉熔融后形成密封连接，其中，能量传输介质片203的材料为人造氟金云母。

更进一步地，帽子波导孔101与波导转接法兰波导孔303均为矩形孔，波导4也为矩形，且波导4的内部尺寸与帽子波导孔101的尺寸相同。

作为本实用新型的一种具体实施例，帽子1设置于输能窗2的外部并通过定位销钉5和紧固螺钉6与波导转接法兰盘3连接；帽子1外形结构设置为圆筒状，帽子1外圆顶部设置有M24×0.75规格的外螺纹104，下端设置有环形凸台103，其外径为Ф31.5mm，环形凸台103上设置有两个用于上紧紧固螺钉6的Ф2.2mm的通孔和两个用于穿定位销钉5的Ф2mm的通孔；帽子1内圆顶部设置有带有矩形帽子波导孔101的凸台102，矩形帽子波导孔101的尺寸为3.6mm×1.8mm，凸台102的外径必须小于能量传输介质片203的直径，本实施例中凸台102的外径为Ф8mm；帽子1采用黄铜加工获得。

波导转接法兰3的环形台阶302的外径与帽子1设置的环形凸台103的外径一致，外径均为Ф31.5mm，且设置有两个M2螺牙孔和两个Ф2mm销钉孔，螺牙孔和销钉孔位置应与帽子1上设置的用于上紧紧固螺钉6的通孔和用于穿定位销钉5的通孔的位置相对应。圆筒结构301上端设置有台阶，台阶外径应与输能窗2上的法兰盘201的内径匹配，本实施例中台阶外径为Ф9.5mm，用于钎焊连接。波导转接法兰3上端中心设置有矩形的波导转接法兰波导孔303，矩形波导转接法兰波导孔303的尺寸应与波导4的尺寸匹配，用于钎焊连接，本实施例中，矩形波导转接法兰波导孔303的尺寸为5.1mm×3.5mm；波导转接法兰3采用无氧铜加工获得。

波导4为矩形波导，其长度可根据结构需要可以有所改变，本实施例中波导4的长为75mm，采用无氧铜材料加工获得。

所述定位销钉5采用黄铜材料加工获得，外径为Ф2mm，长度7mm；所述紧固螺钉6为M2螺牙，采用黄铜材料加工获得。

具有上述结构的该种能量传输结构具有结构紧凑轻巧，真空气密性可靠，同时制作工艺简单，可以批量生产；更重要的是该结构在高频波段特别是在太赫兹频段具有能量传输效率高、损耗小，且功率容量大，不容易烧毁的特点，从而提高了产品的可靠性。