阅读说明：本技术 一种基于扩展互作用自激振荡器(eio)的电子加速器 (Electron accelerator based on extended interaction self-excited oscillator (EIO) ) 是由 吴振华 王博 胡旻 钟任斌 刘頔威 于 2020-06-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用扩展互作用自激振荡器(EIO)加速电子的装置。所述装置的结构包括：阴极1(1),阴极2(2),扩展互作用自激振荡器(3),金属波导(4),耦合孔(5)。所述阴极1(1)、阴极2(2)是由纯金属阴极和一层纯铁组成。所述扩展互作用自激振荡器(3)通过电子注与金属的自激振荡,注波互作用之后产生电磁波。所述的耦合孔(5)是为了使电磁波在能量尽可能减小损失的情况下通过。所述的金属波导是接收通过耦合孔的电磁波,在通道内形成驻波,稳定周期变化的电场。在金属波导(4)内加另一根电子注,在电子注通过耦合孔(5)所在位置时,电场将能量交给电子注,使电子注产生加速,进而通过波导的通道进行漂移,通过波导口的磁场进行电子注速度的筛选,达到加速器的目的。这种装置解决了原来电子加速器体积太过庞大的问题,并且拥有较好的加速效果。(An apparatus for accelerating electrons using an extended interaction self-excited oscillator (EIO) is disclosed. The structure of the device comprises: the cathode comprises a cathode 1(1), a cathode 2(2), an expansion interaction self-excited oscillator (3), a metal waveguide (4) and a coupling hole (5). The cathode 1(1), the cathode 2(2) are composed of a pure metal cathode and a layer of pure iron. The expansion interaction self-excited oscillator (3) generates electromagnetic waves after the interaction of the injected waves through the self-excited oscillation of the electron beam and the metal. The coupling hole (5) is used for enabling electromagnetic waves to pass through under the condition that energy loss is reduced as much as possible. The metal waveguide is used for receiving electromagnetic waves passing through the coupling hole, forming standing waves in the channel and stabilizing the electric field with periodic variation. And adding another electron beam into the metal waveguide (4), wherein when the electron beam passes through the position of the coupling hole (5), the electric field gives energy to the electron beam to accelerate the electron beam, so that the electron beam drifts through a channel of the waveguide, and the velocity of the electron beam is screened through a magnetic field at a waveguide port, thereby achieving the purpose of the accelerator. The device solves the problem that the original electron accelerator is too large in size, and has a good acceleration effect.)

一种基于扩展互作用自激振荡器(EIO)的电子加速器

技术领域

本发明涉及到基于扩展互作用自激振荡器加速电子的装置，特别涉及一种新型的小型化的电子加速装置。

背景技术

带电粒子加速器是用人工方法借助不同形态的电场，将各种不同种类的带电粒子加速到更高能量的电磁装置，常称为“粒子加速器”，简称“加速器”。依据加速粒子种类的不同，加速电场形态的不同，粒子加速过程中所遵循的轨道不同，被分为各种类型加速器。电子直线加速器是利用微波电磁场加速电子并且具有直线运动轨道的加速装置。

电子直线加速器有两种加速方式：行波加速方式和驻波加速方式。

行波加速方式是电子在拥有电场的加速缝隙中获得加速，若使缝隙能以电子相同速度运动，加速电子便能一直处于加速缝隙中，即一直能感受到加速场，则加速能持续。

驻波加速方式是，在一系列双圆筒电极之间，分别接上频率相同的交变电源，如果该频率和双圆筒电极之间距离满足一定的关系，则电子可以获得持续加速。

目前已经在用的加速器有回旋管加速器(主流)，磁控管加速器，行波管加速器等。但存在体积太大，功率太低，加速效果不好等特点。

发明内容

为了克服传统电子直线加速器要求功率大，体积就大；体积小，功率太小的不足，本发明提供了一种新的真空电子管加速直线电子的装置，以解决在体积小的情况下还能保证一定输出功率的电子加速问题。

本发明所采用的具体方案如下：一种电磁感应加热阴极的装置，结构包括扩展互作用自激振荡器，金属波导，阴极，其特征在于所述金属波导真空焊接在扩展互作用自激振荡器上方。

进一步的，所述金属波导的真空通道与扩展互作用自激振荡器相互平行。

进一步的，所述两个阴极发射方向平行，竖直方向处在一条直线上。

进一步的，所述耦合孔开在扩展互作用振荡器的上方，连接扩展互作用自激振荡器与金属波导的真空部分。

进一步的，所述耦合孔垂直于金属波导与扩展互作用自激振荡器。

具体的，一种基于扩展互作用自激振荡器加速直线电子的装置，其特征在于，所述阴极1(1)发射出电子束，电子束进入扩展互作用自激振荡器，发生注波互作用，产生高频变换的电场。高频电场透过耦合孔，进入金属波导，形成驻波，与阴极2(2)发射的电子注相互作用，将电场能转换为电子动能，实现电子注的加速。

与现有技术相比，本发明有如下优点： 1，本发明的加速器具有体积小，功率大，加速效果好。

2，本发明本发明可以通过多个耦合孔的加速，实现更好的加速效果。

3，本发明的加速器具有良好的扩展性。

4，本发明通过耦合孔直接耦合电场，形成驻波场，产生的场强较强。

附图说明

图1是本发明扩展互作用自激振荡器加速器的结构立体示意图；

图2是本发明扩展互作用自激振荡器加速器的结构纵向剖面示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

如图1所示，一种基于扩展互作用自激振荡器(EIO)加速电子的装置。所述装置的结构包括：阴极1(1)，阴极2(2)，扩展互作用自激振荡器(3)，金属波导(4)，耦合孔 (5)。

如图2所示，加速过程具体形式：所述阴极2(2)发射电子注，进入扩展互作用自激振荡器(3)通过电子注与金属的自激振荡，注波互作用之后产生电磁波。所述的耦合孔 (5)是为了使电磁波在能量尽可能减小损失的情况下通过。所述的金属波导是接收通过耦合孔的电磁波，在耦合孔内形成驻波，稳定周期变化的电场。阴极1(1)发射第二根电子注，进入金属波导(4)内，通过耦合孔(5)所在位置时，电场将能量交给电子注，使电子注产生加速，进而通过波导的通道进行漂移，通过波导口的磁场进行电子注速度的筛选，达到电子注直线加速的目的。这种装置解决了原来电子加速器体积太过庞大的问题，并且拥有较好的加速效果。

阴极2(2)发射电子束进入扩展互作用自激振荡器(EIO)，会在EIO中的金属光栅处，进行注波互作用，进而EIO的上下两端的空腔会进行电场的第一次耦合，产生一种周期变换的电场(即正负正)。本发明中使用的是整个空腔都是同一种电场的模式(2π)，但不仅限于2π模式，保证了空腔电场进入耦合孔(5)的电场保持同一方向。

耦合孔(5)的具体宽度的计算：在阴极(2)上施加电压，会发射电子束，进入扩展互作用自激振荡器(3)，进行自激振荡之后，产生电磁波。根据产生的电磁波的频率f，我们可以通过公式

得到通过耦合孔(5)时间t。再根据对阴极(1)所施加电压，产生电子束的运动速度v₀，得到耦合孔(5)的长度l_n＝t·v₀·n(n＝1,2,3…)。

当一种基于扩展互作用自激振荡器(EIO)加速电子的装置拥有两个，三个(甚至更多，理论上可以无限多个)耦合孔时，要求让同一个电子在进入到耦合孔进行速度改变的过程中，总是处于加速电场或者减速电场区域。其中耦合孔的间隙计算部分(按单电子计算)：电子在电场中所获得的加速能量为E₁＝e·q·l(e为耦合孔中电场强度)，有相对论效应，电子的相对质量m＝m₀·r(r为相对论因子)，质能方程E₂＝mc²，E₃＝E₂+E₁，得到速度为耦合孔的相邻距离为(n＝1,2,3…)。

由于在扩展互作用自激振荡器中自电场是呈现正负周期变化的，阴极1(1)发射的电子束在耦合孔处会遇到加速或者减速电场，这样电子束在金属波导(4)中会进行漂移，形成速度不同的电子束团。为了得到单纯的加速电子，可以进一步的改良阴极(1)，使用光阴极作为电子束发射端，控制电子束的发射时间和周期，使电子束经过耦合孔时总是处于加速电场，实现加速器的电子筛选作用。

以上对本发明所提出的一种基于扩展互作用自激振荡器(EIO)加速电子的装置进行了详细介绍，本文中应用了个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施个例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。