医用直线加速器的2.6MW磁控管研究
发布时间：2021-10-23 19:45
医用直线加速器是用于肿瘤放射治疗的重要设备,磁控管作为其微波功率源,是其中的关键部件。目前,大多数同腔或异腔的磁控管都是关于角向的对称结构,而本文研究的2.6MW磁控管是一种非对称结构,其高频系统的隔膜带切断,输出端两侧的四个谐振腔末端增加了矩形槽。本文针对这种非对称结构,对其高频特性、电子与高频场的互作用展开研究。通过研究磁控管高频系统的谐振模式和高频场分布,分析了隔膜带、末端矩形槽对磁控管的作用。电磁仿真表明,高频系统的隔膜带切断引入非对称性后,简并模式的谐振频率出现差别,但对π模式的频率影响不大,同时非对称性使得π模式的电场分布不均匀,表现为切断点附近高频场减弱,越远离切断点高频场越强;谐振系统增加末端矩形槽再次引入非对称性后,π模式电场分布的不均匀性得以强化,即末端矩形槽处谐振腔缝隙口的高频场更强,而隔膜带切断点附近的高频场更弱。这种场的非均匀性使互作用空间形成强弱两种高频场区。较弱的高频场可以和电子充分互作用,获得更多的能量,提高电子效率;而较强的高频场可以提高磁控管的能量耦合能力,得到一个较高的线路效率,从而提高磁控管的总效率。因此高频系统的非对称结构能有效提高磁控管的效率...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１磁控管的对称谐振系统
为Ｓ波段的ＭＧ５１２５，ＭＧ５１９３系列大功率磁控管，输出功率分别为２．０ＭＷ，２．６ＭＷ，??另外?Ｓ波段的还有?３．１ＭＷ?的?ＭＧ６０９０，５．０ＭＷ?的?ＭＧ５０２８，以及７．５ＭＷ?的?ＭＧ８０７６，??一系列成熟的磁控管产品，在世界处于垄断地位，如图１－２所示。直线加速器为了??变得更加紧凑，达到体积小型化和重量轻，Ｘ波段的直线加速器需要合适的微波??功率源。针对这一预期市场，美国的Ｌ－３通信电子器件部门（ＥＤＤ）研发了工作??在９．３ＧＨｚ的功率源以补充现有的Ｓ波段的产品线，得到型号为ＰＭ－２０００Ｘ的磁控??管，阳极电压为３８ｋＶ，阳极电流为１１０Ａ，输出峰值功率为２．２ＭＷ，如图１－３所??示；ＰＭ－１１００Ｘ磁控管，阳极电压为３８ｋＶ，阳极电流为８８Ａ，输出峰值功率为１．８ＭＷ；??ＰＭ－４５０Ｘ磁控管，阳极电压为３７ｋＶ，阳极电流为３４Ａ，输出峰值功率为０．４ＭＷ卜１Ｇ］。??图１－２?ｅ２ｖ公司的Ｓ波段ＭＧ６０９０磁控管??｜??Ｓ?；；ｊ?３＇?．；：：■?■：??图?１－３?Ｘ?波段?２．２ＭＷ?磁控管（ＰＭ－２０００Ｘ）??国内，２００９年，中电十二所（北京真空电子技术研究所）以英国ｅ２ｖ公司的??ＭＧ５１９３磁控管为样本
２．１磁控管的基本结构??磁控管的结构比较简单，由阴极、灯丝引线、阳极和能量输出系统组成，如??图２－１所示。阴极用于发射电子；阳极由许多小谐振腔首尾连接而成。阳极决定磁??控管的振荡频率，还作为电子的收集极。阴极与阳极同轴，二者之间是电子与高??频场相互作用的空间。在阴极阳极之间加有直流电压，轴向上加有恒定磁场，二??者正好互相垂直，所以磁控管是一种正交场器件［１１＿１６］。??ＩＩ國??图２－１磁控管的基本结构［１７］??磁控管的阳极由均匀分布于圆周的偶数个谐振腔组成，谐振腔通过缝隙口与??互作用空间联通，形成一个复杂的谐振系统。谐振系统有很多类型，基本可以分??为同腔结构和异腔结构两种形式。同腔结构是阳极的每个小谐振腔的截面形状和??尺寸都相同，如图２－２（ａ）（ｂ）（ｄ）所示；异腔结构是由大小或截面形状不同的两组谐??振腔交替排列而成，如图２－２（ｃ）所示。无论同腔结构还是异腔结构，谐振腔都可以??采取槽形、孔槽形、扇形等形式。??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]医用直线加速器的基本结构和日常保养[J]. 周怀恒,陈雄,杨康基. 医疗装备. 2016(03)
[2]S波段5.5MW高功率脉冲磁控管[J]. 陈羽,储祥林,胡文艳,杨金生,陈渄. 真空电子技术. 2014(02)
[3]X线放射诊断和放射治疗设备核心真空电子器件市场分析[J]. 杨莹,李季,张学军. 真空电子技术. 2014(02)
[4]医用直线加速器磁控管更换技术探讨[J]. 万久庆. 医疗卫生装备. 2006(10)
[5]磁控管的研究现状与发展趋势[J]. 吴群. 哈尔滨工业大学学报. 2000(05)
博士论文
[1]相对论磁控管的理论与实验研究[D]. 李天明.电子科技大学 2005
硕士论文
[1]S波段4.8MW医用脉冲磁控管制管难点的研究与突破[D]. 段超毅.电子科技大学 2015
[2]5.8GHz磁控管设计[D]. 丁帅.电子科技大学 2009
[3]低成本连续波磁控管的仿真和研制[D]. 杨金华.电子科技大学 2006
本文编号：3453794
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１磁控管的对称谐振系统
为Ｓ波段的ＭＧ５１２５，ＭＧ５１９３系列大功率磁控管，输出功率分别为２．０ＭＷ，２．６ＭＷ，??另外?Ｓ波段的还有?３．１ＭＷ?的?ＭＧ６０９０，５．０ＭＷ?的?ＭＧ５０２８，以及７．５ＭＷ?的?ＭＧ８０７６，??一系列成熟的磁控管产品，在世界处于垄断地位，如图１－２所示。直线加速器为了??变得更加紧凑，达到体积小型化和重量轻，Ｘ波段的直线加速器需要合适的微波??功率源。针对这一预期市场，美国的Ｌ－３通信电子器件部门（ＥＤＤ）研发了工作??在９．３ＧＨｚ的功率源以补充现有的Ｓ波段的产品线，得到型号为ＰＭ－２０００Ｘ的磁控??管，阳极电压为３８ｋＶ，阳极电流为１１０Ａ，输出峰值功率为２．２ＭＷ，如图１－３所??示；ＰＭ－１１００Ｘ磁控管，阳极电压为３８ｋＶ，阳极电流为８８Ａ，输出峰值功率为１．８ＭＷ；??ＰＭ－４５０Ｘ磁控管，阳极电压为３７ｋＶ，阳极电流为３４Ａ，输出峰值功率为０．４ＭＷ卜１Ｇ］。??图１－２?ｅ２ｖ公司的Ｓ波段ＭＧ６０９０磁控管??｜??Ｓ?；；ｊ?３＇?．；：：■?■：??图?１－３?Ｘ?波段?２．２ＭＷ?磁控管（ＰＭ－２０００Ｘ）??国内，２００９年，中电十二所（北京真空电子技术研究所）以英国ｅ２ｖ公司的??ＭＧ５１９３磁控管为样本
２．１磁控管的基本结构??磁控管的结构比较简单，由阴极、灯丝引线、阳极和能量输出系统组成，如??图２－１所示。阴极用于发射电子；阳极由许多小谐振腔首尾连接而成。阳极决定磁??控管的振荡频率，还作为电子的收集极。阴极与阳极同轴，二者之间是电子与高??频场相互作用的空间。在阴极阳极之间加有直流电压，轴向上加有恒定磁场，二??者正好互相垂直，所以磁控管是一种正交场器件［１１＿１６］。??ＩＩ國??图２－１磁控管的基本结构［１７］??磁控管的阳极由均匀分布于圆周的偶数个谐振腔组成，谐振腔通过缝隙口与??互作用空间联通，形成一个复杂的谐振系统。谐振系统有很多类型，基本可以分??为同腔结构和异腔结构两种形式。同腔结构是阳极的每个小谐振腔的截面形状和??尺寸都相同，如图２－２（ａ）（ｂ）（ｄ）所示；异腔结构是由大小或截面形状不同的两组谐??振腔交替排列而成，如图２－２（ｃ）所示。无论同腔结构还是异腔结构，谐振腔都可以??采取槽形、孔槽形、扇形等形式。??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]医用直线加速器的基本结构和日常保养[J]. 周怀恒,陈雄,杨康基. 医疗装备. 2016(03)
[2]S波段5.5MW高功率脉冲磁控管[J]. 陈羽,储祥林,胡文艳,杨金生,陈渄. 真空电子技术. 2014(02)
[3]X线放射诊断和放射治疗设备核心真空电子器件市场分析[J]. 杨莹,李季,张学军. 真空电子技术. 2014(02)
[4]医用直线加速器磁控管更换技术探讨[J]. 万久庆. 医疗卫生装备. 2006(10)
[5]磁控管的研究现状与发展趋势[J]. 吴群. 哈尔滨工业大学学报. 2000(05)
博士论文
[1]相对论磁控管的理论与实验研究[D]. 李天明.电子科技大学 2005
硕士论文
[1]S波段4.8MW医用脉冲磁控管制管难点的研究与突破[D]. 段超毅.电子科技大学 2015
[2]5.8GHz磁控管设计[D]. 丁帅.电子科技大学 2009
[3]低成本连续波磁控管的仿真和研制[D]. 杨金华.电子科技大学 2006
本文编号：3453794
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