[发明专利]一种高剩磁利用率四环型聚焦磁场装置

说明书

本发明公开了一种高剩磁利用率四环型聚焦磁场装置，包括多个用于产生磁场的环状磁铁和多个用于导磁的软磁结构；所述多个用于产生磁场的环状磁铁和多个用于导磁的软磁结构相互配合且沿同一轴线嵌套设置。本发明拥有较为紧凑的设计，能够充分利用磁块中的剩磁，使得中间磁路上的磁场非常接近磁块的剩磁；能够对带状电子注进行有效的聚焦；拥有较好的磁屏蔽效果，避免磁场干扰电子枪；中间磁路上的磁场较为均匀；磁场从零越变到均匀段的距离较短。

技术领域

本发明涉及真空电子器件技术领域，具体而言，涉及一种高剩磁利用率四环型聚焦磁场装置。

背景技术

带状真空电子器件在高分辨率雷达、高速数据通信、电子攻击、射电天文学等领域得到了广泛的应用。与传统的圆形柱器件相比，带状注行波管、带状注速调管、带状注自由电子激光器等带状注器件具有明显的优势。例如，已经发现带状注器件可以产生比圆形电子束器件更高的峰值功率和平均功率，因为带状电子束可以携带比传统圆形电子束更高的电流.此外，带状注足够薄且更接近高频电路的表面，因此能够与慢波结构进行良好的耦合，并具有较高的能量转换效率。这些优点刺激了SEB器件的发展。其中通过使用带状电子注，CPI在2009年开发了一款输出功率为5MW的X波段带状注速调管。2014年，美国海军研究实验室(NRL)开发了W波段带状注扩展相互作用速调管(EIK)，峰值输出功率超过7.5kW。2021中国电子科技大学(UESTC)报道了一台3千瓦以上的Ka波段带状电子注行波管。

虽然采用带状电子注的器件有极其明显的优势，但是带状电子注的应用也遭遇了许多的困难。其中最大的困难就是带状电子注的聚焦。由于带状电子注具有非轴对称的电荷分布，这导致了带状电子注产生了不均匀的空间电荷力。电子注也会因为这些不均匀的空间电荷力发生不均匀的形变。因此常规的电子注聚集方案难以实现对带状电子注的聚焦。因此寻找性能优良的适合工作在高频段的带状注聚焦系统就显得尤为迫切。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的电子注聚集方案难以实现对带状电子注的聚焦的问题，目的在于提供一种高剩磁利用率四环型聚焦磁场装置，解决上述的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种高剩磁利用率四环型聚焦磁场装置，包括多个用于产生磁场的环状磁铁和多个用于导磁的软磁结构；所述多个用于产生磁场的环状磁铁和多个用于导磁的软磁结构相互配合且沿同一轴线嵌套设置。

进一步地，所述多个用于产生磁场的环状磁铁具体为四个用于产生磁场的环状磁铁，分别是第一环状磁铁、第二环状磁铁、第三环状磁铁和第四环状磁铁；所述第一环状磁铁、第二环状磁铁、第三环状磁铁和第四环状磁铁的中心轴线重合。

进一步地，所述多个用于导磁的软磁结构具体为四个用于导磁的软磁结构，分别是第一软磁结构、第二软磁结构、第三软磁结构和第四软磁结构。

进一步地，所述第一软磁结构的一端嵌套在第一环状磁铁的内部；所述第二环状磁铁嵌套在第二软磁结构的内部；所述第三环状磁铁嵌套在第三软磁结构的内部；所述第四软磁结构的一端嵌套在第四环状磁铁的内部；所述第一软磁结构、第一环状磁铁、第二软磁结构、第二环状磁铁、第三环状磁铁、第三软磁结构、第四软磁结构和第四环状磁铁的中心轴线重合。

第二环状磁铁和第三环状磁铁分别被第二软磁结构和第三软磁结构包裹，用于聚敛磁场。

进一步地，所述第二环状磁铁与第二软磁结构具有相同的内径；所述第三环状磁铁与第三软磁结构具有相同的内径。

进一步地，所述第二环状磁铁和第三环状磁铁沿着轴向充磁；所述第一环状磁铁和第四环状磁铁沿着径方向充磁。

进一步地，所述第二环状磁铁和第三环状磁铁的直径均小于第一环状磁铁和第四环状磁铁的直径。