[发明专利]一种应用于高功率微波源的轻型化周期性磁场线圈

权利要求书

1.一种应用于高功率微波源的轻型化周期性磁场线圈，所述高功率微波源包括径向渡越时间振荡器，其特征在于，所述轻型化周期性磁场线圈包括多段均匀间隔设置在所述径向渡越时间振荡器束波互作用区外壁上的励磁线圈，每个励磁线圈均包括相对设置在所述束波互作用区外壁两侧的多层密绕螺线管，位于束波互作用区同一侧的多个所述螺线管呈直线排列，位于所述束波互作用区外壁同一侧的相邻两所述螺线管之间设有绝缘体；

各所述螺线管通电后在所述束波互作用区电子束通道中产生的叠加磁场B(r)呈余弦分布；其中，所述叠加磁场的峰值B₀为修正后的相对论条件下的电子束的布里渊磁场B_b的倍，所述叠加磁场B(r)的磁场参量α为0～0.66或1.72～3.76；

所述叠加磁场B(r)的计算公式为：

所述布里渊磁场B_b的计算公式为：

所述相对论条件下的电子束的布里渊磁场B_b的修正系数k的计算公式为：

式中，r表示电子束半径；z表示叠加磁场B(r)的周期长度；I₀表示径向渡越时间振荡器中流入二极管的电流，单位为A；U表示径向渡越时间振荡器中二极管两端的电压；a表示径向渡越时间振荡器中二极管产生的电子束半径，单位为mm；ε₀表示真空介电常数；η₀表示电子的荷质比，单位为kV；γ表示相对论因子，m₀表示静止质量，m表示相对论质量，c表示光速，e表示基本电荷。

2.根据权利要求1所述的应用于高功率微波源的轻型化周期性磁场线圈，其特征在于，所述磁场参量α的计算公式为：

式中，L表示单个螺线管的长度。

3.根据权利要求1所述的应用于高功率微波源的轻型化周期性磁场线圈，其特征在于，所述叠加磁场B(r)的周期长度z根据相对论条件下电子束的边缘电子的轨迹方程计算得到，所述相对论条件下电子束的边缘电子的轨迹方程为：

式中，R表示电子束归一化后的束半径，r₀表示电子束余弦平均半径；β表示电子束的空间电荷参量，

4.根据权利要求1所述的应用于高功率微波源的轻型化周期性磁场线圈，其特征在于，同一侧相邻的两螺线管通入大小相等、方向相同的电流，相对设置的两螺线管通入大小相等、方向相反的电流，使得各所述螺线管在束波互作用区电子束通道中产生的叠加磁场B(r)呈余弦分布。

5.根据权利要求4所述的应用于高功率微波源的轻型化周期性磁场线圈，其特征在于，各所述螺线管的供电电流I根据各所述螺线管的配置参数进行相应设置，所述供电电流I的计算公式为：

式中，j表示连续电流分布时的电流密度，j＝NI/[2L₀(R₂-R₁)]；R₁、R₂对应表示各螺线管的内、外半径；2L₀表示螺线管总长度的一半；N表示螺线管的总匝数。

6.根据权利要求5所述的应用于高功率微波源的轻型化周期性磁场线圈，其特征在于，各所述螺线管的配置参数根据所述径向渡越时间振荡器束波互作用区的尺寸进行相应设置。

7.根据权利要求6所述的应用于高功率微波源的轻型化周期性磁场线圈，其特征在于，各所述螺线管均采用直径为4mm的铜芯漆包线绕制而成。

8.根据权利要求1所述的应用于高功率微波源的轻型化周期性磁场线圈，其特征在于，所述绝缘体采用绝缘电木。