4-49  小型化长脉冲二极管设计与实验

谭  杰  罗光耀  吴  勇  范植开

在长脉冲高功率微波源研究中关键的部件是二极管，由于阴极爆炸发射产生的阴极等离子体的热扩散，为防止二极管短路，长脉冲二极管通常比一般二极管阴阳极间距大，尺寸也相应较大。原有的长脉冲加速器使用的二极管如图1所示，这也是美国BANSHEE加速器采用的二极管结构。使用的二极管是为满足L波段高功率微波器件的需要，产生电子束电压500 kV，电流3 kA，脉宽1.5 ms，束截面内外径为f5.7，f7.3 cm。现在为了满足开展S波段相对论速调管研究需要，设计了新的小型化二极管，产生电子束环内外直径约f4.3，f3.7 cm。

小型化二极管的设计结构如图2所示，小型化二极管的一个主要设计目的是尽量减小阳极外径，以减小螺线管的体积，提高导引磁场的磁感应强度。通过数值计算、分析，认为在原长脉冲二极管的实验中该结构的回流屏蔽罩对电子回流的抑制使电子回流损失占总电子束流的比例低于20%。而磁场的提高可提高电子束的传输效率，总的来看，取消回流屏蔽罩带来的输出束流损失有限，因此认为取消回流屏蔽罩是可行的。表1是小型化二极管计算结果与原长脉冲二极管参数比较。

对设计的小型化二极管进行了实验研究，表2是部分实验结果。分析实验数据表明，小型化长脉冲二极管的研制实现了设计目标，实验中没有发现阴阳极短路现象，输出参数较原长脉冲二极管略有降低。在下一步研究中将在磁场区外增加阴极回流屏蔽，提高二极管的工作效率。