电子加速器之磁控管

       在电子直线加速器中,作为微波源使用的主要是磁控管和速调管。
 
       磁控管是一种用来产生微波能的电真空器件。实质上是一个置于恒定磁场中的二极管。管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下，与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得能量转变成微波能量，从而达到产生微波能的目的。同时，磁控管是一种消耗品，容易老化和消磁。

       磁控管由一密封真空管组成，管内有一柱形中心阴极(电子源)，置于一柱形阳极里，电子被静电场吸引流至阳极。沿真空管轴的一稳定磁场使电子偏离其径向路程，绕阴极旋转，产生微波频率的振荡。
  
磁控管工作原理
 
       磁控管是一种用来产生微波能的电真空器件。实质上它是一个置于恒定磁场中的二极管。管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下,与高频电磁场发生相互作用,把从恒定电场中获得能量转变成微波能量,达到产生微波能的目的。

       磁控管由于工作状态的不同可分为脉冲磁控管和连续波磁控管两类。

       磁控管由管芯和磁钢(或电磁铁)组成。管芯的结构包括阳极、阴极、能量输出器和磁路系统等四部分。管子内部保持高真空状态。

       磁控管通常工作在π模,相邻两个谐振腔腔口处微波电场相位正好相差180°,即微波电场方向正好相反。虽然这种微波场为驻波场,但在π模的情况下,相当于两个相同的微波场在圆周上沿相反的方向运动,两个场的相速值相等。从阴极发射出的电子在正交电磁场作用下作轮摆线运动。调节直流电压和恒定磁场,使电子在圆周方向的平均漂移速度正好等于在其方向上运动的一个微波场的相速,电子就可以与微波场作同步运动。在同步运动过程中,处在微波减速场中的那部分电子将自己的直流位能逐渐交给微波场,并向阳极靠拢,最后为阳极所收集。这部分电子向微波场转移能量。处在微波加速场的那部分电子从微波场获得能量并向阴极运动,最后打在阴极上。这部分电子在回轰阴极时打出次级电子,使互作用空间电子的数量因之增加。在互作用空间的电子中有利电子占绝大多数,而且均在向阳极运动过程中,有利电子回旋的时间又较长,它们能够充分地将直流位能轮换成微波能量;回轰阴极的电子比较少,而且它们从阴极发射后不久就打在阴极上,因而从微波场吸收能量也较少。这样,互作用空间全部电子与微波场相互作用的总的效果是,电子将直流位能交给微波场,在磁控管中建立起稳定的微波振荡。