[实用新型]一种S波段速调管陶瓷窗打火观测与保护系统

说明书

本实用新型公开了一种S波段速调管陶瓷窗打火观测与保护系统，其特征在于，包括E面弯波导观察窗，用于与速调管输出波导对接；该E面弯波导观察窗正对速调管陶瓷窗位置开设一小孔引出观察窗口，该观察窗口与光纤一端连接，该光纤另一端与打火探测模块连接，用于将采集的光信号传输给该打火探测模块；该打火探测模块与联锁保护模块连接，用于根据接收到的光信号给出相应电平信号并发送给该联锁保护模块；该联锁保护模块用于根据收到的电平信号控制速调管的工作开关。本申请可以实现准确、及时、可靠的保护速调管陶瓷窗。

技术领域

本实用新型涉及一种S波段速调管陶瓷窗打火观测与保护系统。

背景技术

在S波段加速器中，当需要的峰值功率较高时(约数十兆瓦)，需要使用速调管提供微波功率。速调管陶瓷窗是隔离速调管内外真空环境的重要部件，一旦损坏则有可能导致速调管内外真空连通，会严重影响速调管寿命。而速调管作为高真空器件价格昂贵，因此如何有效的保护速调管陶瓷窗不被损坏，是多年来的重要课题。

常规的保护手段有反射功率保护与真空保护，前者通过波导定向耦合器采集反射功率信号，传输给功率计，一旦测量值超过保护阈值，则引起反射保护联锁切断速调管的调制器触发，后者则通过真空计或真空泵电流的测量值进行判断，一旦超过阈值，也引起联锁切断速调管的调制器触发，但上述两种保护都存在天然缺陷。

反射保护依托于准确的反射功率测量与快速的反应，目前得益于数字化技术的采用，反射保护的响应时间已经可以做到微秒级，但反射功率的准确测量一直是个难题，其原因是在一定脉宽的脉冲内，反射波形并不平整，往往个别位置高，奇形怪状。因此对于反射功率测量时的取样点数及算法就很难权衡，取样点太多则时间慢可能错过瞬间的反射激增，点太少则可能漏过反射尖峰，同时，如果因为个别点超过阈值就频繁反射保护(假设此时整个脉宽内取样点的平均反射功率远小于阈值)，对于速调管稳定运行也是不小的影响。另外，在速调管输出功率低于保护阈值时，反而是新装速调管和波导的密集出气点，但此时即使全反射也无法达到保护阈值，陶瓷窗却有可能损坏。更何况在低功率区间的二次电子倍增效应对陶瓷窗也是一个很大的威胁，反射保护无能为力。

而真空保护相对来说虽然测量更精确，但从真空出气到引起真空计或泵电流数值变化，再到数据传输引起联锁保护往往需要一个过程，滞后性非常明显，不能及时响应也有可能造成速调管陶瓷窗损坏。

针对上述情况，考虑到打火时真空变差、反射功率增加、产生光信号往往同时发生，三者中光信号的采集、传输与处理是最快的，因此本申请要解决用于S波段加速器中速调管陶瓷窗的打火观测与保护系统，从而起到有效保护速调管陶瓷窗，延长其使用寿命的作用。

如前所述，因为S波段速调管价格昂贵，其输出端陶瓷窗相对来说是最容易损坏的器件，严重影响速调管寿命，因此对陶瓷窗的保护尤为重要。目前用于S波段速调管陶瓷窗的常规保护手段有反射功率保护与真空保护。但反射功率保护受限于脉宽内取样点数与反应时间的权衡、保护阈值以下低功率运行区间可能的打火与二次电子倍增效应的威胁，真空保护受限于过长的反应时间，均不是保护速调管陶瓷窗的最理想方案。

实用新型内容

针对现有技术中的不足，本实用新型旨在公开一种S波段速调管陶瓷窗打火观测与保护系统。考虑到陶瓷窗附近打火时往往同时伴有真空变差、反射功率增加与产生光信号的现象，其中光信号因为是直接物理量，其观测(捕捉)、传输与处理是最快的，从而可以实现准确、及时、可靠的速调管陶瓷窗打火观测与保护系统。

本实用新型的技术方案为：