[发明专利]一种高功率容量的栅格化介质透镜及其制作方法

权利要求书

1.一种高功率容量的栅格化介质透镜，其特征在于：所述介质透镜由N条金属栅条和输出窗口介质两部分组成，所述N条金属栅条按照一定的间隔p采用贯穿输出窗口介质厚度方向的方式周期性地排列于输出窗口介质内；

输出窗口介质及金属栅条的结构尺寸满足以下条件：

a.输出窗口介质横截面大小与所需要密封的真空界面的法兰尺寸一致，输出窗口介质厚度d满足以下条件：

d=0.5λ/ϵ---(1)]]>

其中λ为所需输出高功率微波工作频率对应的自由空间工作波长，ε为输出窗口介质选用介质的介电常数；

b.金属栅条周期性排列的方向应与高功率微波电场极化方向一致，经优化设计后的周期排列金属栅条两两之间的间隔p为：

p=INT{eErf02mω2[1-cos(ωτ)]}---(2)]]>

式中，INT为取整函数，

τ=20.4me---(3)]]>

E_rf0为高功率微波电场强度(V/m)，e为电子电荷(C)，m为电子质量(kg)，ω为高功率微波工作角频率(Hz)；

c.金属栅条的厚度t小于等于0.2λ；

d.金属栅条的宽度w为输出窗口介质厚度d与金属栅条厚度t之和，即w＝d+t，且应保证金属栅条在输出窗口介质-真空和输出窗口介质-空气分界面各露出0.5t的高度；

e.金属栅条的数量N为其在周期性排列的情况下可以覆盖输出窗口介质中发射天线口面部分的最小偶数，且应保证在输出窗口介质对称中心的轴线上不安放金属栅条，并确保在周期性排列的方向上发射天线口面部分剩余未覆盖的介质长度l小于金属栅条排列间隔p与栅条厚度t之和；

f.金属栅条长度方向的边界与高功率微波发射天线出口处的边界重合，且应保证与天线出口处金属壁有良好的电接触。

2.根据权利要求1所述高功率容量的栅格化介质透镜，其特征在于：对于工作频率在15GHz以下的高功率微波，金属栅条的厚度t典型值取2mm～8mm。

3.根据权利要求1至2任一条所述高功率容量的栅格化介质透镜，其特征在于：所述金属栅条沿厚度方向的两个端面分别倒圆角，倒角半径r＝0.5*t。

4.根据权利要求1所述高功率容量的栅格化介质透镜，其特征在于：所述金属栅条的金属种类为二次电子产生率小于1.5且次级电子最大初始电子能量大于600eV的金属。

5.根据权利要求4所述高功率容量的栅格化介质透镜，其特征在于：所述金属栅条的金属种类为铜或钨。