基于多磁控管锁相的加速器阵列和级联系统

本申请涉及真空电子器件中的微波源，特别涉及一种基于多磁控管锁相的加速器阵列和级联系统。

背景技术：

1、磁控管是低能直线加速器系统中常用的微波功率源之一。磁控管内部电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下，与自激产生的高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得能量转变成微波能量输出。目前，磁控管以其效率高、体积小、价格低的优势，在低能直线加速器等领域中广泛使用。近年来，为了获得更高的峰值功率，科研人员正在发展基于磁控管锁相理论的功率合成技术，并且已被验证为一种有效的方法。磁控管锁相技术主要分为主从锁相和互锁两类，两者最大的区别在于：主从锁相中用于锁相的微波功率由主动磁控管到从动磁控管单向传输，仅影响从动磁控管的工作状态；而互锁中用于锁相的微波功率双向传输，影响所有磁控管的工作状态。

2、相关技术中，常见的低能直线加速器系统通常包含微波功率源(如磁控管、速调管)、环流器、加速管等主要部件，系统布局如图1所示，其基本工作原理为：微波功率源产生高功率微波，通过波导、环流器馈入加速管，形成射频电磁场，实现对电子束的加速。

3、然而，上述的低能直线加速器系统不能精准地操控不同加速结构所产生的电子束相位，无法实现加速器阵列的输出或级联，导致低能直线加速器系统无法实现快速照射角度切换和快速电子束能量调节，亟待解决。

技术实现思路

1、本申请提供一种基于多磁控管锁相的加速器阵列和级联系统，以解决相关技术中低能直线加速器系统不能精准地操控不同加速结构所产生的电子束相位，无法实现加速器阵列的输出或级联，导致低能直线加速器系统无法实现快速照射角度切换和快速电子束能量调节的问题。

2、本申请实施例提供一种基于多磁控管锁相的加速器阵列和级联系统，包括：多个磁控管、多个环流器和多个加速管，其中，

3、所述多个磁控管包括主动磁控管和至少一个从动磁控管，所述主动磁控管与所述至少一个从动磁控管并联，且所述主动磁控管与每个从动磁控管之间均设置有移相件；所述主动磁控管利用所述移相件驱动所述至少一个从动磁控管完成锁相动作后，所述主动磁控管和所述至少一个从动磁控管分别输出对应的微波功率至对应的环流器；

4、所述多个环流器、所述多个磁控管和所述多个加速管均一一对应设置，所述多个环流器用于分别将对应磁控管的微波功率馈入所述每个环流器对应的加速管，以驱动不同加速管输出不同相位的电子束。

5、根据本申请的一个实施例，所述多个加速管之间级联布置。

6、根据本申请的一个实施例，上述基于多磁控管锁相的加速器阵列和级联系统，还包括：

7、功率合成器，所述功率合成器的输入端分别与所述主动磁控管和所述至少一个从动磁控管相连，所述功率合成器的输出端与所述多个环流器分别相连。

8、根据本申请的一个实施例，所述多个加速管之间独立设置。

9、根据本申请的一个实施例，所述功率合成器为h型3db耦合器。

10、根据本申请的一个实施例，所述功率合成器的输入端口与所述多个磁控管的个数对应。

11、根据本申请的一个实施例，所述功率合成器的输出端口与所述多个环流器的个数对应。

12、根据本申请的一个实施例，所述功率合成器的合成功率输出端口由输入至所述功率合成器的微波相位确定。

13、根据本申请的一个实施例，所述主动磁控管和所述至少一个从动磁控管均为双口磁控管。

14、根据本申请的一个实施例，所述移相件为移相器。

15、根据本申请实施例的基于多磁控管锁相的加速器阵列和级联系统，主动磁控管与至少一个从动磁控管并联，且主动磁控管与从动磁控管之间均设置有移相件；主动磁控管利用移相件驱动至少一个从动磁控管完成锁相动作后，主动磁控管和至少一个从动磁控管分别输出对应的微波功率至对应的环流器；环流器、磁控管和加速管均对应设置，环流器用于将对应磁控管的微波功率馈入每个环流器对应的加速管，以驱动不同加速管输出不同相位的电子束。由此，通过精确控制不同加速结构的输出电子束相位，实现了加速器的阵列输出或级联，从而实现了加速器阵列和级联系统的快速照射角度切换和快速电子束能量调节。

16、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于多磁控管锁相的加速器阵列和级联系统，其特征在于，包括：多个磁控管、多个环流器和多个加速管，其中，

2.根据权利要求1所述的基于多磁控管锁相的加速器阵列和级联系统，其特征在于，所述多个加速管之间级联布置。

3.根据权利要求1所述的基于多磁控管锁相的加速器阵列和级联系统，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的基于多磁控管锁相的加速器阵列和级联系统，其特征在于，所述多个加速管之间独立设置。

5.根据权利要求3所述的基于多磁控管锁相的加速器阵列和级联系统，其特征在于，所述功率合成器为h型3db耦合器。

6.根据权利要求3所述的基于多磁控管锁相的加速器阵列和级联系统，其特征在于，所述功率合成器的输入端口与所述多个磁控管的个数对应。

7.根据权利要求3所述的基于多磁控管锁相的加速器阵列和级联系统，其特征在于，所述功率合成器的输出端口与所述多个环流器的个数对应。

8.根据权利要求5所述的基于多磁控管锁相的加速器阵列和级联系统，其特征在于，所述功率合成器的合成功率输出端口由输入至所述功率合成器的微波相位确定。

9.根据权利要求1所述的基于多磁控管锁相的加速器阵列和级联系统，其特征在于，所述主动磁控管和所述至少一个从动磁控管均为双口磁控管。

10.根据权利要求1所述的基于多磁控管锁相的加速器阵列和级联系统，其特征在于，所述移相件为移相器。

技术总结
本申请涉及真空电子器件中的微波源技术领域，特别涉及一种基于多磁控管锁相的加速器阵列和级联系统，包括：多个磁控管、多个环流器和多个加速管，其中，磁控管包括主动磁控管和至少一个从动磁控管，主动磁控管与至少一个从动磁控管并联，且主动磁控管与从动磁控管之间均设置有移相件；主动磁控管利用移相件驱动至少一个从动磁控管完成锁相动作后，主动磁控管和至少一个从动磁控管分别输出对应的微波功率至对应的环流器；环流器、磁控管和加速管均对应设置，环流器用于将对应磁控管的微波功率馈入每个环流器对应的加速管，以驱动不同加速管输出不同相位的电子束。由此，实现了加速器阵列和级联系统的快速照射角度切换和快速电子束能量调节。

技术研发人员：施嘉儒,查皓,胡方俊,裘家琪,王传璟,韩运生,陈怀璧,高强,刘佛诚
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10