[发明专利]一种可远程调节束参数的紧凑型强流二极管

说明书

技术领域

本发明涉及二极管领域，尤其是一种可远程调节产生高阻抗高压强流电子束的二极管。

背景技术

高功率微波源系统实用化的需求，对功率源及微波器件提出了进一步提升功率水平，同时降低体积重量的要求。常规结构高功率微波放大型器件（如RKA）由于空间电荷效应导致工作频率和输出微波功率上限等问题。提升器件工作阻抗，其工作电流降低可以减弱空间电荷效应的影响，提升器件工作效率，同时由于同样工作电压条件下对前级驱动源功率要求较低，便于全系统小型化设计。在传统的强流无箔二极管中，电子束采用全浸没发射的方式，阴极发射区及阳极筒完全浸入引导磁场均匀区。这样的结构中，二极管往高阻抗调节的过程中受到阴极杆和阳极筒径向距离的限制难以实现较高阻抗。在固定的阴极尺寸下，如果要实现较高的阻抗，就需要加大阳极筒及引导磁场径向尺寸，增加系统的体积和重量。同时，在阴极杆电压提升到一定程度后，阴极杆不可避免地产生一部分径向电子发射，其中的一部分电子将沿着引导磁场端部向外发散的磁力线形成电子回流，从而影响电子束传输效率。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有强流无箔二极管结构中高阻抗调节和系统小型化间的矛盾，提升电子束传输效率，同时为了解决现在二极管阻抗调节过程中需要拆除二极管阳极筒破坏真空而导致的工作效率低下的问题，提供了一种新型的可远程调节的高阻抗小型化高压二极管。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可远程调节束参数的紧凑型强流二极管，包括设置在密封空间的阴极座和设置在阴极座上的环形阴极、与环形阴极对应设置的阳极内筒，设置在阳极内筒外表面的阳极外筒，所述环形阴极与阳极内筒同轴设置、但环形阴极与阳极内筒在轴向上不重叠，所述阴极座的轴向上设置有磁场，阳极外筒的轴向上设置有磁场，阴极与阳极内筒之间相对距离可以调节，通过距离调节实现输出阻抗变化。

在上述技术方案中，所述阳极内筒设置在阳极外筒的内壁面上，且与阳极外筒同轴，所述阳极内筒可以沿着阳极外筒在轴线上移动。

在上述技术方案中，所述阳极内筒包括固定段和活动段，所述固定段内设置有电机，电机的输出端连接到活动段，活动段在电机的作用下沿着阳极外筒的轴线移动。

在上述技术方案中，所述电机上设置有控制器，控制器的控制端连接有控制线缆，所述控制线缆穿过阳极内筒、阳极外筒连接到二极管外部，所述阳极外筒内的空间为密闭真空。

在上述技术方案中，所述环形阴极环套在阴极座上，所述环形阴极可以沿着阴极座的轴向移动。

在上述技术方案中，所述阴极座包括一个伸缩端，所述环形阴极环套在伸缩端上，所述伸缩端带动环形阴极沿着轴向移动。

在上述技术方案中，所述阴极座内设置有电机，电机带动伸缩端运动，连接电机的控制线伸出到二极管外。

在上述技术方案中，所述阴极座上的磁场为螺线管电磁场或者为永磁体的永磁场，所述阳极外筒上的磁场为螺线管电磁场或者为永磁体的永磁场，阴极座与阳极外筒上的可以采用任意形式的磁场组合。

在上述技术方案中，当要调节二极管的输出阻抗时，在不拆除二极管的同时，通过控制线缆远程控制电机工作实现环形阴极与阳极内筒之间的距离调节采用方式如下：

当环形阴极固定不动，通过控制阳极内筒内的电机工作带动阳极内筒相对于环形阴极移动，实现环形阴极与阳极内筒之间的距离调节；

当阳极内筒固定不动，通过控制阴极座内的电机工作带动环形阴极相对于阳极内筒移动，实现环形阴极与阳极内筒之间的距离调节；

同时控制阴极座内的电机和阳极内筒内的电机，实现环形阴极与阳极外筒同时相对运动。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明中，阴极杆和环形阴极与阳极筒在轴向上不重叠，在二极管阻抗调节过程中不受阴极杆与阳极筒径向距离的限制，主要由加载电压及阴阳极轴向距离决定，从而可以在相同的阴极尺寸下得到更高的二极管阻抗及更宽的阻抗调节范围；

本发明中，不存在阴极杆与阳极筒之间的径向电子发射，降低了这类电子沿引导磁场端部磁力线往绝缘子方向回流的概率，提升了电子束传输效率；

本发明中，阴极杆和环形阴极与阳极筒在轴向上不重叠，阳极筒径向尺寸不受限于与阴极杆保持耐压距离，从而缩小了阳极筒直径，实现二极管结构小型化。相应地，位于阳极筒及飘移管外部的主引导磁场径向尺寸及功耗也可以相应减小；