[发明专利]一种微波器件永磁聚焦系统

说明书

本发明公开了一种微波器件永磁聚焦系统，属于微波真空电子领域，由主磁路（1）、辅助磁路（2）、电子枪屏蔽壳（3）和外壳（4）组成；本发明采用辐向充磁和轴向充磁的混合永磁磁路结构，在中心轴线形成由微小梯度的高均匀磁场区和倒向场区组合磁场分布，克服了永磁聚焦系统中间部位磁场强度低、倒向磁场的分布不可控等问题；同时大大缩减整系统体积、重量，降低了制造成本，利于真空电子器件的小型化发展；本发明不但可以在微波器件中广泛推广使用，还可以推广到其他微波真空电子器件中。

技术领域

本发明涉及微波真空电子领域，尤其涉及一种微波器件永磁聚焦系统。

背景技术

无线输电技术意义重大，在军事、通信工业、电力、航天等领域均具有广泛的应用前景。

微波器件作为无线输电系统的核心器件，它是一种以自由电子为工作媒质的特殊真空电子器件，它的作用是将微波能转换成直流电能。

微波器件工作在高真空状态，并且要处于轴向磁场之中。磁场是影响其注-波互作用的重要因素，磁场分布和大小直接影响高频互作用区的谐振条件以及能量转换区的电子能量转换效率和收集极的聚焦作用。考虑到相对论效应，对磁场设计提出了更高的要求：磁场均匀区需有一个较小的梯度，倒向场区采用余弦分布的递减磁场，磁场倒向峰值约为均匀区磁场值的0.1倍，收集级区的磁场由负值逐渐增加到零。因此，微波器件倒向场永磁聚焦系统的设计至关重要。

早期的微波电子器件，通常利用通电线圈获取所需磁场。中国专利公告号CN206685344U的实用新型专利，公开了采用电磁线圈作为磁场发生装置，电磁聚焦系统产生的磁场大小可控，均匀性较好，但其缺点也很明显，电磁系统必须配备电源以及冷却系统，能耗高、重量和体积大，不符合小型化、轻量化发展趋势，且难以形成可控的倒向磁场。中国专利公开号CN101944469A的发明专利申请，公开了利用永磁体产生的磁场做为聚焦磁场，两个区域的永磁体充磁方向相反，通过倒向极靴实现两区域磁场的方向相反的目的；该专利采用轴向充磁的方案，这种结构的永磁聚焦系统长度较长时，沿轴线磁场分布将在中心处出现下凹，为了克服这一问题，常规的方法是增加系统中间位置永磁体尺寸，即中间区域增加了永磁体的用量，因此整体重量大、成本高。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种微波器件永磁聚焦系统，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种微波器件永磁聚焦系统，由主磁路、辅助磁路、电子枪屏蔽壳和外壳组成，其中，

所述主磁路包括至少两个间隔设置的辐向充磁磁环，并且每个辐向充磁磁环的外环均固定设置有对应的外圈，在所述辐向充磁磁环内环固定设置有相对应的内圈；这里的内圈相当于极靴，它的设置是为了提高磁场均匀性，同时若是瓦形拼接没有内圈，装配后很难保证内环平整度，设置内圈还能够提高磁系统与内部管子匹配度。

所述辅助磁路包括至少三个轴向充磁磁环，所述轴向充磁磁环分别固定在所述主磁路的两端和两个辐向充磁磁环之间；并且位于两个辐向充磁磁环之间的轴向充磁磁环的内环设置有极靴，所述主磁路和所述辅助磁路同轴；

所述电子枪屏蔽壳设置于位于端头的辐向充磁磁环与轴向充磁磁环内环，所述主磁路和辅助磁路的中心穿过所述电子枪屏蔽壳；

所述主磁路和所述辅助磁路均与所述外壳的内侧固定。

本发明的永磁聚焦系统采用辐向充磁和轴向充磁的混合永磁磁路结构，其中，主磁路用于产生满足磁场强度要求的磁场；辅助磁路用于调整均匀区均匀性、磁场梯度和倒向场分布及大小。

需要说明的是：关于辐向充磁磁环的个数，一般采用两个即可，如实施例就是以两个（辐向充磁磁环A和辐向充磁磁环B）为例，因为单独的一个比如只设置辐向充磁磁环A形成不了这个磁路，而再额外添加辐向充磁磁环C对磁路来讲没有太大意义，因为所需磁场辐向充磁磁环A和辐向充磁磁环B已经能够形成；轴向充磁磁环的个数也是类似的原因，以采用三个为宜。