CN111812121B - 一种多路高功率微波复合生物照射系统 - Google Patents

一种多路高功率微波复合生物照射系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高功率脉冲微波生物照射系统，属于电磁辐射生物效应研究领域。该系统包括多套高功率微波传输发射组件、支撑平台和微波暗室；每套高功率微波传输发射组件包括高功率波导定向耦合器、峰值功率探头、传输波导、高功率波导旋转关节和发射天线；高功率波导定向耦合器耦合端与峰值功率探头相连，监测高功率微波信号功率，输出端经传输波导发送给高功率旋转关节，调节天线的发射角度，发射天线将高功率微波定向集中发射到支撑平台上，对生物样品进行照射；所有器件气密且相互连通；高功率旋转关节、发射天线和支撑平台在微波暗室内。本发明有效解决了由于高功率微波峰值功率高不能实现同时复合照射的技术难题。

Description

一种多路高功率微波复合生物照射系统
技术领域
本发明涉及高功率脉冲微波生物照射系统，属于电磁辐射生物效应研究领域。
背景技术
高功率脉冲微波峰值功率高、占空比低，其对作业人员的健康危害尚不明确，尤其在实际作业环境中，往往多种高功率微波同时并存，多种高功率微波复合暴露的生物效应和作用机制是需要深入研究的重要课题。但目前生物照射通常采用的混响室和TEM小室等传统方式，无法实现高功率微波的同时复合生物照射。
发明内容
本发明的目的是提供一种能实现多路的高功率微波同时照射生物样品的系统。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种多路高功率微波复合生物照射系统，该系统包括多套高功率微波传输发射组件、支撑平台和微波暗室；
每套高功率微波传输发射组件包括高功率波导定向耦合器、峰值功率探头、传输波导、高功率波导旋转关节和发射天线；定向耦合器接收高功率微波信号，耦合输出用于发射功率监测；峰值功率探头对微波脉冲功率进行测量；传输波导用于对高功率微波信号低衰减传输；发射天线用于将高功率微波定向集中发射到平台上，对生物样品进行照射；高功率旋转关节用于调节天线的发射角度；
所述高功率波导定向耦合器耦合端与峰值功率探头相连，监测高功率微波信号功率，输出端经传输波导发送给高功率旋转关节，调节天线的发射角度，发射天线用于将高功率微波定向集中发射到支撑平台上，对生物样品进行照射；所有器件气密且相互连通；
所述高功率旋转关节、发射天线和支撑平台在微波暗室(19)内。
进一步的，所述支撑平台包括照射台、支撑杆和导轨；照射台通过支撑杆调节高度并旋转，支撑杆可以在导轨上左右移动。
进一步的，所述传输波导内充2个大气压高纯氮气，以避免高功率微波打火。
进一步的，照射台为低反射率非金属材料。
进一步的，照射台上面铺设吸波毯，以进一步减少反射。
本发明技术方案带来的有益效果：
本发明通过高功率波导定向耦合器和峰值功率探头监测发射功率，可以实时监测微波功率的稳定性；通过传输波导将高功率微波信号低衰减地传输到旋转关节，调节不同的照射角度；通过发射天线将高功率微波信号进行定向集中发射，照射到生物样品的目标区域；通过每套组件必须密封并充2个大气压的高纯氮气以避免高功率微波在传输和发射过程中发生打火现象；多套组件随意组合实现不同频率高功率微波的同时复合生物照射。本发明有效解决了由于高功率微波峰值功率高不能实现同时复合照射的技术难题。
附图说明
图1为本发明提供的多路高功率微波复合生物照射系统的组成示意图。
图中：1,5,9-高功率波导定向耦合器，2,6,10-传输波导，3,7,11-高功率波导旋转关节，4,8,12-发射天线，13,14,15-峰值功率探头，16-照射台、17支撑杆和18导轨。
具体实施方式
下面通过附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提出的多路高功率微波复合生物照射系统，包括多套高功率微波传输发射组件(1～12)、支撑平台(13～15)和微波暗室(19))，每套高功率微波传输发射组件包括高功率波导定向耦合器(1,5,9)、峰值功率探头(13,14,15)、传输波导(2,6,10)、高功率波导旋转关节(3,7,11)和发射天线(4,8,12)，支撑平台包括照射台(16)、支撑杆(17)和导轨(18)。
其中高功率波导定向耦合器(1,5,9)耦合端与峰值功率探头(13,14,15)相连，输出端与传输波导(2,6,10)相连，传输波导与高功率波导旋转关节(3,7,11)相连，高功率波导旋转关节与发射天线(4,8,12)相连，所有器件气密且相互连通；所述高功率波导定向耦合器耦合端与峰值功率探头相连，监测高功率微波信号功率，输出端经传输波导发送给高功率旋转关节，调节天线的发射角度，发射天线将高功率微波定向集中发射到支撑平台上，对生物样品进行照射；
照射台(16)通过支撑杆(17)调节高度并旋转，支撑杆可以在导轨(18)上左右移动；旋转关节、发射天线和支撑平台在微波暗室(19)内。
其中，高功率波导定向耦合器(1,5,9)接收高功率微波信号，耦合输出用于发射功率监测。
峰值功率探头(13,14,15)对微波脉冲功率进行测量，用于生物照射剂量的归一，从而减少高功率微波源输出波动导致的定量不确定度，实现照射剂量的准确控制。
传输波导(2,6,10)对高功率微波信号低衰减传输，波导内充2个大气压高纯氮气以避免高功率微波打火。
旋转关节(3,7,11)调节天线(4,8,12)的发射角度。
发射天线(4,8,12)将高功率微波定向集中发射到平台上，对生物样品进行照射，增益可根据实验需求确定。
照射台16为低反射率非金属材料，上面铺设吸波毯以进一步减少反射。
支撑杆17可以升降并使照射台旋转，以提供更均匀的生物照射。
导轨18可承受、固定、引导照射台左右移动，实现不同高功率微波源不同比例和角度的生物照射。
微波暗室19提供无反射的生物照射环境，模拟自由空间中高功率微波的传输状态。
本发明通过高功率波导定向耦合器和峰值功率探头监测发射功率，可以实时监测微波功率的稳定性；通过传输波导将高功率微波信号低衰减地传输到旋转关节，调节不同的照射角度；通过发射天线将高功率微波信号进行定向集中发射，照射到生物样品的目标区域；通过每套组件必须密封并充2个大气压的高纯氮气以避免高功率微波在传输和发射过程中发生打火现象；多套组件随意组合实现不同频率高功率微波的同时复合生物照射。本发明有效解决了由于高功率微波峰值功率高不能实现同时复合照射的技术难题。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (3)

1.一种多路高功率微波复合生物照射系统，其特征在于，该系统包括多套高功率微波传输发射组件、支撑平台和微波暗室；
每套高功率微波传输发射组件包括高功率波导定向耦合器、峰值功率探头、传输波导、高功率波导旋转关节和发射天线；高功率波导定向耦合器接收高功率微波信号，耦合输出用于发射功率监测；峰值功率探头对微波脉冲功率进行测量；传输波导用于对高功率微波信号低衰减传输；发射天线用于将高功率微波定向集中发射到支撑平台上，对生物样品进行照射；高功率波导旋转关节用于调节天线的发射角度；
高功率波导定向耦合器输出端与传输波导相连，传输波导与高功率波导旋转关节相连，高功率波导旋转关节与发射天线相连，所述高功率波导定向耦合器耦合端与峰值功率探头相连，监测高功率微波信号功率，高功率波导定向耦合器输出端经传输波导发送给高功率波导旋转关节，调节天线的发射角度，发射天线将高功率微波定向集中发射到支撑平台上，对生物样品进行照射；所有器件气密且相互连通；
所述高功率波导旋转关节、发射天线和支撑平台在微波暗室内，微波暗室提供无反射的生物照射环境；
所述传输波导内充2个大气压高纯氮气，以避免高功率微波打火；
所述支撑平台包括照射台、支撑杆和导轨；照射台通过支撑杆调节高度并旋转，支撑杆可以在导轨上左右移动。
2.如权利要求1所述的多路高功率微波复合生物照射系统，其特征在于，照射台（16）为低反射率非金属材料。
3.如权利要求2所述的多路高功率微波复合生物照射系统，其特征在于，照射台（16）上面铺设吸波毯，以进一步减少反射。
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