CN110137060A - 永磁聚焦径向强流电子束二极管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁聚焦径向强流电子束二极管，目的是解决径向电子束的稳定传输、克服横向偏移不稳定性。本发明为旋转对称结构，由阴极基座、阴极永磁体、电子发射圆盘、二极管阳极、阳极永磁体组成；阴极永磁体内嵌于阴极基座中，电子发射圆盘置于阴极永磁体的2个环状永磁体之间，二极管阳极外套于阴极基座和电子发射圆盘外侧，二极管阳极、阴极基座、阴极永磁体和电子发射圆盘同轴；阳极永磁体的2个阳极永磁体套在二极管阳极圆筒的外侧壁，2个阳极永磁体对称安装在二极管阳极的径向线通道的右侧。采用本发明可以在电子束传输通道内产生大于0.4T的径向导引磁场，并保证强流电子束的稳定传输。

Description

永磁聚焦径向强流电子束二极管

技术领域

本发明涉及高功率微波领域的一种强流束二极管，尤其是一种永磁聚焦的径向强流电子束二极管。

背景技术

在径向高功率微波器件中，随着电子束在径向运动，空间电荷效应逐渐降低，高频结构尺寸逐渐增大，功率容量将得到有效的提升。此外，径向高功率微波器件还具有阻抗低的特点，有利于输出微波功率的提升。因此，径向高功率微波器件具有巨大的发展潜力。

径向高功率微波发生器的概念最初是美国Phillips实验室的Arman学者提出【High Power Radial Klystron Oscillator.SPIE proceedings,Vol.2557,San Diego,USA,1995,21～31.M.J.Arman,径向高功率微波振荡器,国际光学工程学会,Vol.2557,SanDiego,USA,1995,21～31】，该器件采用金属箔高频结构，所以无需外加导引磁场，结构较为紧凑。但金属箔难以引导电子束沿径向长距离传输，且在强流相对论电子束的轰击下容易产生等离子体，干扰器件的正常工作。因此，该器件在实际上难以输出高功率微波。

此后，国防科技大学的研究人员采用强流线圈产生径向导引磁场来约束电子束的运动【F.C.Dang.et al.,Simulation Investigation of a Ku-band Radial LineOscillator Operating at Low Guiding Magnetic Field.Physics of Plasmas,21,063307(2014).党方超等，低磁场运行的Ku波段径向线振荡器仿真研究.Physics ofPlasmas,21,063307(2014)】，有效提升了径向器件的输出功率。然而，能耗高、体积庞大、附属供电设备复杂等问题也制约了强流线圈激发磁场的方式在径向高功率微波器件中的应用。

在提高径向电子束流质量的基础上，为了替代励磁线圈，减小磁场系统的体积和能耗，克服横向偏移不稳定性，设计永磁聚焦径向强流电子束二极管已迫在眉睫。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种能实现径向电子束的稳定传输、克服横向偏移不稳定性的永磁聚焦径向强流电子束二极管。

本发明采用永磁体代替线圈产生径向导引磁场，一方面，相比金属箔引导电子束传输的方式，永磁体产生的导引磁场能够保证电子束的质量；另一方面，相比线圈激励导引磁场的方式，永磁体的使用能够有效降低系统能耗，减小系统体积，避免复杂的附属供电设备对系统的影响。

本发明的技术方案是：

本发明永磁聚焦径向强流电子束二极管为旋转对称结构，由阴极基座1、阴极永磁体2、电子发射圆盘3、二极管阳极4、阳极永磁体5组成；定义阴极基座1的中心轴为旋转对称轴OO’，定义靠近OO’的一侧为内侧，远离OO’的一侧为外侧，定义径向强流电子束二极管与脉冲功率驱动源相连的一端为左端，远离脉冲功率驱动源的一端为右端。

阴极基座1和二极管阳极4的材料为导体，一般为金属材料(如不锈钢、铜、钛合金等)，阴极永磁体2和阳极永磁体5的材料为高剩磁的钕铁硼，电子发射圆盘3的材料为石墨。

阴极基座1左侧连接脉冲功率驱动源，阴极永磁体2内嵌于阴极基座1中，电子发射圆盘3置于阴极永磁体2的第一环状永磁体2a和第二环状永磁体2b之间，二极管阳极4左侧连接脉冲功率驱动源阳极，二极管阳极4外套于阴极基座1和电子发射圆盘3外侧，二极管阳极4、阴极基座1、阴极永磁体2和电子发射圆盘3的中心轴均为OO’，阳极永磁体5同轴外套于二极管阳极4的圆筒侧面。

阴极基座1由阴极底座1a和阴极端面1b组成，两者通过螺纹连接。

阴极底座1a由阴极圆柱1a1、阴极固定圆环1a2、阴极固定圆柱1a3组成：阴极圆柱1a1为圆柱体，长度为L₁、半径为R₁，阴极圆柱1a1左端连接脉冲功率驱动源的阴极；阴极固定圆环1a2为圆环结构，外径为R₁，内径为R₂，长度为L₂，阴极固定圆环1a2左侧表面同轴连接于阴极底座1a的右端面；阴极固定圆柱1a3为细长圆柱体，长度为L₃、半径为R₃，阴极固定圆柱1a3右端外表面设置有外螺纹，螺纹长度为L₅，与阴极端面1b通过螺纹连接，满足L₂<L₃≤2L₂，R₃<R₂，L₅＝10mm。

阴极端面1b由空心金属壳1b1和阴极半球1b2组成：空心金属壳1b1为圆环结构，长度为L₄，外径为R₄，内径为R₅，满足R₄＝R₁，R₅＝R₂；阴极半球1b2为半径为R₇的半球结构，R₇＝R₁，半球平面中心开有深度为L₅，半径为R₃的圆筒型凹槽1b3，凹槽1b3内设置内螺纹，凹槽1b3内插有阴极固定圆柱1a3，与阴极固定圆柱1a3通过螺纹连接。

阴极永磁体2由第一环状永磁体2a和第二环状永磁体2b组成：第一环状永磁体2a为外径为R₈，内径为R₇，长度为L₆的圆环结构，满足R₈＝R₂，R₇＝R₃，L₆＝L₂；第二环状永磁体2b为外径为R₁₀，内径为R₉，长度为L₇的圆环结构，满足R₁₀＝R₅，R₉＝R₇，L₇﹤L₆，L₇＝L₄；第一环状永磁体2a和第二环状永磁体2b紧贴于电子发射圆盘3的左右两侧，三者同轴嵌套在阴极固定圆柱1a3上，并通过阴极基座1a和阴极端面1b之间的螺纹连接紧固。

电子发射圆盘3置于第一环状永磁体2a和第二环状永磁体2b之间，电子发射圆盘3为外径为R₁₂，内径为R₁₁，长度为L₈的圆环结构，应满足R₁₂>R₁，R₁₁＝R₃，L₈决定了电子束的厚度，满足L₈＝L₃-L₂-L₄-L₅。

二极管阳极4由二极管阳极圆筒4a、径向线通道4b和带底二极管圆筒4c组成：二极管阳极圆筒4a为外径为R₁₄，内径为R₁₃，长度为L₉的圆环结构，其左端连接脉冲驱动源的阳极，R₁₃＝r_a(r_a为脉冲驱动源阳极半径)，R₁₄>R₁₃且R₁₄＝R₁₃+6mm，R₁₃和阴极基座1的半径R₁共同决定了本发明永磁聚焦径向强流电子束二极管的阻抗，R₁₃和R₁之差越大，二极管阻抗越高，一般满足20mm<(R₁₃-R₁)<60mm，L₉的取值需满足电子发射圆盘3的径向对称面与径向线通道4b的径向对称面重合；径向线通道4b为电子束的传输通道，径向线通道4b左侧端面与二极管阳极圆筒4a右端外表面相连接，径向线通道4b右侧端面与带底二极管圆筒4c左端外表面相连接；其结构为径向封闭的传输线结构，轴向空心间隙为L₁₀、外壁轴向间距为L₁₁，L₁₀决定了电子束通道的轴向宽度，一般满足L₁₀≈λ/3，λ为微波波长，L₁₁-L₁₀＝20mm，径向线通道4b的封闭面的外径为R₁₆，径向线通道4b封闭面的内径为R₁₅，内径R₁₅决定了电子束通道的径向长度，一般满足R₁₅>150mm，外径R₁₆应满足R₁₆-R₁₅＝6mm；带底二极管圆筒4c为右侧带底的圆筒，带底二极管圆筒4c左端外表面与径向线通道4b的右侧端面相连接，带底的二极管圆筒4c外径为R₁₈，内径为R₁₇，包括圆筒底在内的总长度为L₁₃，不含圆筒底的长度为L₁₂，L₁₂的大小决定了阴极端面1b的表面电场大小，L₁₂越大，阴极端面1b的表面电场越低，应满足R₁₈＝R₁₄，R₁₇＝R₁₃，L₁₂>120mm，L₁₃-L₁₂＝10mm。

阳极永磁体5由第一阳极永磁体5a和第二阳极永磁体5b组成。第一阳极永磁体5a由第一环状永磁体5a1和第二环状永磁体5a2组成：环状永磁体5a1为外径为R₂₀，内径为R₁₉，长度为L₁₄的圆环结构，应满足R₁₉＝R₁₄；第二环状永磁体5a2为外径为R₂₁，内径为R₁₉，长度为L₁₅的圆环结构，左侧表面与第一环状永磁体5a1的右侧表面连接。第一阳极永磁体5a套在二极管阳极4的二极管阳极圆筒4a的外侧壁，第一阳极永磁体5a的右表面紧贴径向线通道4b左侧表面；第二阳极永磁体5b与第一阳极永磁体5a结构完全相同，与第一阳极永磁体5a对称安装在径向线通道4b的右侧，第二阳极永磁体5b套在二极管阳极4的带底二极管圆筒4c的外侧壁，第二阳极永磁体5b的左表面紧贴径向线通道4b右侧表面。

在满足R₁₅>150mm，R₁₇＝R₁₃＝r_a，R₁₈＝R₁₄＝R₁₃+6mm，R₁₂>R₁，R₁＝R₄＝R₆，L₁₁-L₁₀＝20mm，L₁₂>120mm，L₁₃-L₁₂＝10mm的条件下，以二极管阻抗为R₀(R₀为需要设计的本发明的阻抗目标值)，且阴极端面1b的表面电场强度E<250kV/cm为优化目标，利用粒子模拟仿真软件CHEPIC进行仿真优化，获得参数R₁、R₄、R₆、R₁₂、R₁₃、R₁₄、R₁₅、R₁₆、R₁₇、R₁₈、L₈、L₁₀、L₁₁、L₁₂、L₁₃的精确取值。

在满足R₂＝R₅＝R₈＝R₁₀，R₃＝R₇＝R₉＝R₁₁，L₂＝L₆，L₃＝L₂+L₄+L₅+L₈，L₄＝L₇，L₆>L₇，的条件下，以径向线通道4b的径向对称面上R₁<r(r为距中心轴OO’的径向距离)<R₁₅的区域内导引磁场径向分量B_r始终满足B_r>0.4T为优化目标，利用电磁模拟仿真软件MAXWELL进行仿真优化，获得参数R₂、R₃、R₅、R₇、R₈、R₉、R₁₀、R₁₁、R₁₉、R₂₀、R₂₁、L₂、L₃、L₄、L₆、L₇、L₁₄、L₁₅的精确取值。

此外，以电子发射圆盘3的径向对称面与径向线通道4b的径向对称面重合为目标，获得参数L₁和L₉的精确取值。

本发明的工作过程如下：

脉冲功率驱动源产生高电压脉冲，加载到永磁聚焦径向强流电子束二极管阴极基座1和二极管阳极4上，在二极管阴极基座1和二极管阳极4间隙形成强电场，强电场激发电子发射圆盘3发射强流电子束(经水电阻分压器和罗氏线圈测量，强流电子束电压>100kV，电流密度>1kA/cm²)，阴极永磁体2和阳极永磁体5产生导引磁场作用下，引导强流电子束在径向线通道4b内沿径向向外传输。同时，阴极永磁体2补偿了阴极基座1和二极管阳极4之间导引磁场强度不足的问题。此外，阴极永磁体2的结构尺寸L₆>L₇对电子束流的横向偏转不稳定性具有抑制作用，保证了径向电子束的束流质量。

采用本发明可以达到以下技术效果：在电子束传输通道内产生大于0.4T的径向导引磁场，保证电子发射圆盘3产生的强流电子束的稳定传输，并克服电子束偏转不稳定性。相比于金属箔引导电子运动，本发明产生的径向导引磁场能够保证径向传输电子束的质量；相比于线圈磁场，本发明所采用的阴极永磁体2和阳极永磁体5具有能耗低，体积小的优势，并且不需要复杂的附属供电系统，有利于励磁系统的小型化、紧凑化。

附图说明

图1为本发明整体结构轴向剖视图；

图2为本发明阴极基座1轴向剖视图；

图3为本发明阴极永磁2轴向剖视图；

图4为电子发射圆盘3轴向剖视图；

图5为本发明二极管阳极4轴向剖视图；

图6为本发明阳极永磁体5轴向剖视图；

图7为本发明一种实施例的磁场位形图；

图8为本发明一种实施例的电子束空间分布图。

具体实施方式：

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明整体结构组成剖视图。本发明永磁聚焦径向强流电子束二极管由阴极基座1、阴极永磁体2、电子发射圆盘3、二极管阳极4、阳极永磁体5组成。阴极基座1左侧连接脉冲功率驱动源，阴极永磁体2内嵌于阴极基座1中，电子发射圆盘3置于阴极永磁体2的第一环状永磁体2a和第二环状永磁体2b之间，二极管阳极4左侧连接脉冲功率驱动源阳极，二极管阳极4外套于阴极基座1和电子发射圆盘3外侧，二极管阳极4、阴极基座1、阴极永磁体2和电子发射圆盘3的中心轴均为OO’，阳极永磁体5同轴外套于二极管阳极4的圆筒侧面。

永磁聚焦径向强流电子束二极管的一种实施例(实施例1)如图2所示，阴极基座1由阴极底座1a和阴极端面1b组成，两者通过螺纹连接。

阴极底座1a由阴极圆柱1a1、阴极固定圆环1a2、阴极固定圆柱1a3组成：阴极圆柱1a1为圆柱体，长度为L₁、半径为R₁，阴极圆柱1a1左端连接脉冲功率驱动源的阴极，L₁＝80mm，R₁＝40mm；阴极固定圆环1a2为圆环结构，外径为R₁，内径为R₂，长度为L₂，阴极固定圆环1a2左侧表面同轴连接于阴极底座1a的右端面，R₂＝30mm，L₂＝80mm；阴极固定圆柱1a3为细长圆柱体，长度为L₃、半径为R₃，阴极固定圆柱1a3右侧外表面设置有外螺纹，螺纹长度为L₅，与阴极端面1b通过螺纹连接，L₃＝142mm，R₃＝8mm，L₅＝10mm。

阴极端面1b由空心金属壳1b1和阴极半球1b2组成：空心金属壳1b1为圆环结构，长度为L₄，外径为R₄，内径为R₅，L₄＝50mm，R₄＝40mm，R₅＝35mm；阴极半球1b2为半径为R₇的半球结构，R₇＝40mm，半球平面中心开有深度为L₅，半径为R₃的圆筒型凹槽1b3，凹槽1b3内设置内螺纹，凹槽1b3内插有阴极固定圆柱1a3，与阴极固定圆柱1a3通过螺纹连接，L₅＝10mm。

如图3所示，实施例1的阴极永磁体2由第一环状永磁体2a和第二环状永磁体2b组成：第一环状永磁体2a为外径为R₈，内径为R₇，长度为L₆的圆环结构，R₈＝35mm，R₇＝8mm，L₆＝80mm；第二环状永磁体2b为外径为R₁₀，内径为R₉，长度为L₇的圆环结构，R₁₀＝35mm，R₉＝8mm，L₇＝50mm；第一环状永磁体2a和第二环状永磁体2b紧贴于电子发射圆盘3的左右两侧，三者同轴嵌套在阴极固定圆柱1a3上，并通过阴极基座1a和阴极端面1b之间的螺纹连接紧固。

如图4所示，实施例1的电子发射圆盘3置于第一环状永磁体2a和第二环状永磁体2b之间，电子发射圆盘3为外径为R₁₂，内径为R₁₁，长度为L₈的圆环结构，L₈决定了电子束的厚度，R₁₂＝46mm，R₁₁＝8mm，L₈＝2mm。

如图5所示，实施例1的二极管阳极4由二极管阳极圆筒4a、径向线通道4b和带底二极管圆筒4c组成：二极管阳极圆筒4a为外径为R₁₄，内径为R₁₃，长度为L₉的圆环结构，R₁₄＝78mm，R₁₃＝70mm，L₉＝158mm；径向线通道4b为电子束的传输通道，径向线通道4b左侧端面与二极管阳极圆筒4a右端外表面相连接，径向线通道4b右侧端面与带封闭面的二极管圆筒4c左端外表面相连接；其结构为轴向空心间隙为L₁₀、外壁轴向间距为L₁₁的径向封闭的传输线结构，L₁₀＝6mm，L₁₁＝26mm，径向线通道4b的封闭面的外径为R₁₆，径向线通道4b封闭面的内径为R₁₅，R₁₆＝190mm，R₁₅＝180mm；带底二极管圆筒4c为右侧带底的圆筒，带底二极管圆筒4c左端外表面与径向线通道4b的右侧端面相连接，带底的二极管圆筒4c外径为R₁₈，内径为R₁₇，包括圆筒底在内的总长度为L₁₃，不含圆筒底的长度为L₁₂，R₁₈＝78mm，R₁₇＝70mm，L₁₃＝160mm，L₁₂＝150mm。

如图6所示，实施例1的阳极永磁体5由第一阳极永磁体5a和第二阳极永磁体5b组成。第一阳极永磁体5a由第一环状永磁体5a1和第二环状永磁体5a2组成：环状永磁体5a1为外径为R₂₀，内径为R₁₉，长度为L₁₄的圆环结构，R₂₀＝98mm，R₁₉＝78mm，L₁₄＝40mm；第二环状永磁体5a2为外径为R₂₁，内径为R₁₉，长度为L₁₅的圆环结构，左侧表面与第一环状永磁体5a1的右侧表面连接，R₂₁＝168mm，L₁₅＝30mm。第一阳极永磁体5a套在二极管阳极4的二极管阳极圆筒4a的外侧壁，第一阳极永磁体5a的右表面紧贴径向线通道4b左侧表面；第二阳极永磁体5b与第一阳极永磁体5a结构完全相同，与第一阳极永磁体5a对称安装在径向线通道4b的右侧，第二阳极永磁体5b套在二极管阳极4的带底二极管圆筒4c的外侧壁，第二阳极永磁体5b的左表面紧贴径向线通道4b右侧表面。

图7为实施例1的永磁聚焦径向强流电子束二极管的磁场位形图。图7横轴为距离中心轴OO’的径向距离，纵轴为磁场径向分量大小，从图7可以看出，在40mm～46mm区间内，径向磁场逐渐增大；46mm～167mm为电子束与高频结构相互作用区域的径向尺寸范围，在此区间内磁场径向分量先增大，后减小，继而出现一定的波动，但是幅值一直大于0.4T，可以有效约束电子束的径向运动；在167mm～200mm范围内，磁场逐渐降低，不能够实现电子束的径向稳定传输。

图8为实施例1的永磁聚焦径向强流电子束二极管的电子束空间分布图，图中阴极基座发射出的电子束6在实施例1产生的径向导引磁场中沿径向稳定传输，电子束6的轴向发散得到了有效的抑制，没有刮擦到二极管阳极4表面。该结果表明本发明永磁聚焦径向强流电子束二极管可以保证径向电子束的稳定传输。

Claims (9)

1.一种永磁聚焦径向强流电子束二极管，其特征在于所述永磁聚焦径向强流电子束二极管为旋转对称结构，由阴极基座(1)、阴极永磁体(2)、电子发射圆盘(3)、二极管阳极(4)、阳极永磁体(5)组成；定义阴极基座(1)的中心轴为旋转对称轴OO’，定义靠近OO’的一侧为内侧，远离OO’的一侧为外侧，定义径向强流电子束二极管与脉冲功率驱动源相连的一端为左端，远离脉冲功率驱动源的一端为右端；

阴极基座(1)左侧连接脉冲功率驱动源，阴极永磁体(2)内嵌于阴极基座(1)中，电子发射圆盘(3)置于阴极永磁体(2)的第一环状永磁体(2a)和第二环状永磁体(2b)之间，二极管阳极(4)左侧连接脉冲功率驱动源阳极，二极管阳极(4)外套于阴极基座(1)和电子发射圆盘(3)外侧，二极管阳极(4)、阴极基座(1)、阴极永磁体(2)和电子发射圆盘(3)的中心轴均为OO’，阳极永磁体(5)同轴外套于二极管阳极(4)的圆筒侧面；

阴极基座(1)由阴极底座(1a)和阴极端面(1b)组成，两者通过螺纹连接；

阴极底座(1a)由阴极圆柱(1a1)、阴极固定圆环(1a2)、阴极固定圆柱(1a3)组成：阴极圆柱(1a1)为圆柱体，长度为L₁、半径为R₁，阴极圆柱(1a1)左端连接脉冲功率驱动源的阴极；阴极固定圆环(1a2)为圆环结构，外径为R₁，内径为R₂，长度为L₂，阴极固定圆环(1a2)左侧表面同轴连接于阴极圆柱(1a1)的右端面；阴极固定圆柱(1a3)为细长圆柱体，长度为L₃、半径为R₃，阴极固定圆柱(1a3)右端外表面设置有外螺纹，螺纹长度为L₅，与阴极端面(1b)通过螺纹连接，满足L₂<L₃≤2L₂，R₃<R₂；

阴极端面(1b)由空心金属壳(1b1)和阴极半球(1b2)组成：空心金属壳(1b1)为圆环结构，长度为L₄，外径为R₄，内径为R₅，满足R₄＝R₁，R₅＝R₂；阴极半球(1b2)为半径为R₇的半球结构，R₇＝R₁，半球平面中心开有深度为L₅，半径为R₃的圆筒型凹槽(1b3)，凹槽(1b3)内设置内螺纹，凹槽(1b3)内插有阴极固定圆柱(1a3)，与阴极固定圆柱(1a3)通过螺纹连接；

阴极永磁体(2)由第一环状永磁体(2a)和第二环状永磁体(2b)组成：第一环状永磁体(2a)为外径为R₈，内径为R₇，长度为L₆的圆环结构，满足R₈＝R₂，R₇＝R₃，L₆＝L₂；第二环状永磁体(2b)为外径为R₁₀，内径为R₉，长度为L₇的圆环结构，满足R₁₀＝R₅，R₉＝R₇，L₇﹤L₆，L₇＝L₄；第一环状永磁体(2a)和第二环状永磁体(2b)紧贴于电子发射圆盘(3)的左右两侧，三者同轴嵌套在阴极固定圆柱(1a3)上，并通过阴极底座(1a)和阴极端面(1b)之间的螺纹连接紧固；

电子发射圆盘(3)置于第一环状永磁体(2a)和第二环状永磁体(2b)之间，电子发射圆盘(3)为外径为R₁₂，内径为R₁₁，长度为L₈的圆环结构，满足R₁₂>R₁，R₁₁＝R₃，L₈＝L₃-L₂-L₄-L₅；

二极管阳极(4)由二极管阳极圆筒(4a)、径向线通道(4b)和带底二极管圆筒(4c)组成：二极管阳极圆筒(4a)为外径为R₁₄，内径为R₁₃，长度为L₉的圆环结构，其左端连接脉冲驱动源的阳极，R₁₃＝r_a，r_a为脉冲驱动源阳极半径，R₁₄>R₁₃，L₉的取值需满足电子发射圆盘(3)的径向对称面与径向线通道(4b)的径向对称面重合；径向线通道(4b)为电子束的传输通道，径向线通道(4b)左侧端面与二极管阳极圆筒(4a)右端外表面相连接，径向线通道(4b)右侧端面与带底二极管圆筒(4c)左端外表面相连接；径向线通道(4b)结构为径向封闭的传输线结构，轴向空心间隙为L₁₀、外壁轴向间距为L₁₁，径向线通道(4b)的封闭面的外径为R₁₆，径向线通道(4b)封闭面的内径为R₁₅；带底二极管圆筒(4c)为右侧带底的圆筒，带底二极管圆筒(4c)左端外表面与径向线通道(4b)的右侧端面相连接，带底二极管圆筒(4c)外径为R₁₈，内径为R₁₇，包括圆筒底在内的总长度为L₁₃，不含圆筒底的长度为L₁₂，满足R₁₈＝R₁₄，R₁₇＝R₁₃；

阳极永磁体(5)由第一阳极永磁体(5a)和第二阳极永磁体(5b)组成，第一阳极永磁体(5a)由第一环状永磁体(5a1)和第二环状永磁体(5a2)组成：第一环状永磁体(5a1)为外径为R₂₀，内径为R₁₉，长度为L₁₄的圆环结构，满足R₁₉＝R₁₄；第二环状永磁体(5a2)为外径为R₂₁，内径为R₁₉，长度为L₁₅的圆环结构，左侧表面与第一环状永磁体(5a1)的右侧表面连接；第一阳极永磁体(5a)套在二极管阳极(4)的二极管阳极圆筒(4a)的外侧壁，第一阳极永磁体(5a)的右表面紧贴径向线通道(4b)左侧表面；第二阳极永磁体(5b)与第一阳极永磁体(5a)结构完全相同，与第一阳极永磁体(5a)对称安装在径向线通道(4b)的右侧，第二阳极永磁体(5b)套在二极管阳极(4)的带底二极管圆筒(4c)的外侧壁，第二阳极永磁体(5b)的左表面紧贴径向线通道(4b)右侧表面。

2.如权利要求1所述的永磁聚焦径向强流电子束二极管，其特征在于所述阴极基座(1)和二极管阳极(4)的材料为导体；阴极永磁体(2)和阳极永磁体(5)的材料为高剩磁的钕铁硼；电子发射圆盘(3)的材料为石墨。

3.如权利要求2所述的永磁聚焦径向强流电子束二极管，其特征在于所述阴极基座(1)和二极管阳极(4)的材料为金属。

4.如权利要求3所述的永磁聚焦径向强流电子束二极管，其特征在于所述阴极基座(1)和二极管阳极(4)的材料为不锈钢、铜、钛合金。

5.如权利要求1所述的永磁聚焦径向强流电子束二极管，其特征在于所述阴极固定圆柱(1a3)右端外表面的螺纹长度L₅满足L₅＝10mm。

6.如权利要求1所述的永磁聚焦径向强流电子束二极管，其特征在于所述二极管阳极(4)的外径R₁₄和内径R₁₃满足R₁₄＝R₁₃+6mm，R₁₃和阴极固定圆环(1a2)外径R₁之差满足20mm<(R₁₃-R₁)<60mm；所述径向线通道(4b)的轴向空心间隙为L₁₀满足L₁₀≈λ/3，λ为微波波长，外壁轴向间距L₁₁满足L₁₁-L₁₀＝20mm，径向线通道(4b)的封闭面的外径R₁₆、内径R₁₅满足R₁₅>150mm，R₁₆-R₁₅＝6mm；所述带底二极管圆筒(4c)的L₁₃和L₁₂满足L₁₂>120mm，L₁₃-L₁₂＝10mm。

7.如权利要求6所述的永磁聚焦径向强流电子束二极管，其特征在于在满足R₁₅>150mm，R₁₇＝R₁₃＝r_a，R₁₈＝R₁₄＝R₁₃+6mm，R₁₂>R₁，R₁＝R₄＝R₆，L₁₁-L₁₀＝20mm，L₁₂>120mm，L₁₃-L₁₂＝10mm的条件下，以二极管阻抗为R₀，R₀为永磁聚焦径向强流电子束二极管的阻抗目标值，且阴极端面(1b)的表面电场强度E<250kV/cm为优化目标，利用粒子模拟仿真软件CHEPIC进行仿真优化，获得参数R₁、R₄、R₆、R₁₂、R₁₃、R₁₄、R₁₅、R₁₆、R₁₇、R₁₈、L₈、L₁₀、L₁₁、L₁₂、L₁₃的精确取值。

8.如权利要求1所述的永磁聚焦径向强流电子束二极管，其特征在于在在满足R₂＝R₅＝R₈＝R₁₀，R₃＝R₇＝R₉＝R₁₁，L₂＝L₆，L₃＝L₂+L₄+L₅+L₈，L₄＝L₇，L₆>L₇的条件下，以径向线通道(4b)的径向对称面上R₁<r<R₁₅的区域内导引磁场径向分量B_r始终满足B_r>0.4T为优化目标，r为距中心轴OO’的径向距离，利用电磁模拟仿真软件MAXWELL进行仿真优化，获得参数R₂、R₃、R₅、R₇、R₈、R₉、R₁₀、R₁₁、R₁₉、R₂₀、R₂₁、L₂、L₃、L₄、L₆、L₇、L₁₄、L₁₅的精确取值。

9.如权利要求1所述的永磁聚焦径向强流电子束二极管，其特征在于L₁和L₉的取值满足使得电子发射圆盘(3)的径向对称面与径向线通道(4b)的径向对称面重合。