-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet der Beschleuniger und betrifft insbesondere das Gebiet der medizinischen und industriellen Beschleuniger.
-
HINTERGRUND
-
Die Technologie des Dualenergie-Elektronenlinearbeschleunigers wird weithin in bildgebenden Inspektionssystemen eingesetzt, wie zum Beispiel in Behälter- und Fahrzeuginspektionssystemen usw. Substanzen können anhand der Differenz zwischen den Dämpfungseigenschaften von Hochenergie-Röntgenstrahlen und Niedrigenergie-Röntgenstrahlen, die Materialien mit verschiedenen Atomkoeffizienten durchqueren, unterschieden werden. Bei einem Dualenergie-Röntgeninspektionssystem muss ein Strahl auf zwei Energieniveaus ausgesendet werden. Da eine Wiederholungsfrequenz in der Regel in der Größenordnung von 100 Hz liegt, muss die Energie in der Größenordnung von Millisekunden umgeschaltet werden. Der Elektronenlinearbeschleuniger besteht in der Regel aus Teilsystemen, wie zum Beispiel einer Mikrowellenstromquelle, einem Mikrowellen-Übertragungssystem, einer Elektronenkanone, einer Beschleunigungsröhre usw. Die derzeitigen Verfahren zum Justieren der Energie des Beschleunigers umfassen hauptsächlich Folgendes: Ändern der Energie durch 1) Ändern einer Größenordnung der Mikrowellen-Eingangsleistung in den Beschleuniger; 2) Ändern einer Größenordnung einer Strahllast des Beschleunigers; und 3) Ändern einer Verteilung eines Teils des elektromagnetischen Feldes in dem Beschleuniger durch Ausgestalten einer Beschleunigungsstruktur in einer bestimmten Weise.
-
In dem Verfahren 1) ist die Art und Weise des direkten Änderns der Größenordnung der Energie der Stromquelleneingangsleistung in den Beschleuniger einfach und durchführbar. Wenn jedoch die Ausgangsleistung der Mikrowellenstromquelle rasch umgeschaltet wird, so kann bei der Mikrowellenstromquelle der Zustand eintreten, dass sich die Frequenz ändert und die Ausgangsleistung instabil wird.
-
In dem Verfahren 2) wird die Strahllast des Beschleunigers durch Ändern eines Stroms reguliert, der durch die Elektronenkanone ausgegeben wird, und die Energie des Elektronenstrahls wird verringert, indem mehr Mikrowellenleistung durch einen stärkeren Strahl absorbiert wird. Da jedoch eine Dosierungsrate in direkter Beziehung zur Größenordnung des Strahls steht, ist die Regulierung des Parameters weniger flexibel; und gleichzeitig steigen auch die Anforderungen an die Elektronenkanone.
-
In dem Verfahren 3) ist die Beschleunigungsstruktur gewöhnlich sehr komplex, und die Hardwarestruktur der Beschleunigungsröhre muss allgemein so reguliert werden, dass die Feldverteilung des Beschleunigers reguliert wird, der aber nur langsam anspricht.
-
Weitere Verbesserungen können an dem Verfahren zum Justieren einer Energie auf der Basis des Verfahrens 1) vorgenommen werden. Das verbesserte Verfahren ändert die Mikrowelleneingangsleistung in die Beschleunigungsröhre, während die Mikrowellenstromquelle im gleichen Zustand arbeitet, um sicherzustellen, dass die Frequenzen der Mikrowellenquelle auf den beiden Energieniveaus gleichbleibend sind und die Ausgangsleistung stabil ist. Bei dieser Lösung muss ein Mikrowellen-Übertragungssystem hinzugefügt werden, das die Dämpfung oder Verstärkung rasch zwischen der Beschleunigungsröhre und der Mikrowellenquelle umschalten kann.
-
US-Patent
US20100039051 offenbart ein Verfahren auf der Basis eines Magic-T-Elements. Ein Arm in dem Magic-T ist mit einem Phasenschieber verbunden. Die Eingangsleistung in die Beschleunigungsröhre wird reguliert, indem eine Reflexionsphase des Arms rasch geändert wird, um ein Teilungsverhältnis zwischen der Eingangsleistung in zwei Ausgabeports während der Leistungssynthese mit einem weiteren Arm zu ändern. Jedoch arbeitet das Verfahren in einem totalreflektierenden reinen Stehwellenzustand, die Leistungskapazität ist begrenzt, und die Anforderungen an den Zirkulator sind sehr hoch. Außerdem kann mit diesem Verfahren nur eine Ausgangsleistung minus der Leistung der Stromquelle erreicht werden.
-
Druckschrift
US 2008/0211431 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Modulieren wenigstens von Energie oder Strom eines Elektronenstrahls in einem Linac zum schnellen Umschalten der Partikelstrahl-Energie auf einer Zeitskala, die mit dem Intervall zwischen den Linac-Impulsen vergleichbar und kürzer als dieses ist. Eine solche Modulation kann erreicht werden, indem in einem Koppler ein Hochfrequenzfeld (HF) in Feldkomponenten aufgeteilt und diese Komponenten in einem Phasenverschiebungsabschnitt kohärent hinzugefügt werden, um das HF-Feld selektiv auf einen ausgewählten Abschnitt des Linacs zu richten. Der Phasenverschiebungsabschnitt kann mindestens einen Arm mit mindestens einem Schnellschalter und mindestens einem Phasenwender umfassen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Phasenverschiebungsabschnitt einen elektronisch gesteuerten Plasmaschalter und einen Plasmakurz umfassen.
-
Druckschrift
DE 696 34 598 T2 offenbart eine Steuervorrichtung zum Steuern der HF-Leistung, die den ersten und zweiten Verbrauchern zugeführt wird. Die Steuervorrichtung umfasst einen ersten symmetrischen Hybridanschluss mit einem ersten Port zum Empfangen von Eingangs-HF-Leistung, einem zweiten Port, der mit einer ersten Last gekoppelt ist, und einem dritten Port, der mit einer Blindlast gekoppelt ist. Die Steuervorrichtung umfasst ferner einen zweiten symmetrischen Hybridanschluss mit einem ersten Anschluss, der mit einem vierten Anschluss des ersten symmetrischen Hybridanschlusses und einem dritten Anschluss, der mit der zweiten Last gekoppelt ist. Der erste und zweite variable Kurzschluss sind jeweils mit dem zweiten und vierten Anschluss des zweiten symmetrischen Hybridanschlusses gekoppelt. Die von dem ersten und zweiten variablen Kurzschluss reflektierte HF-Leistung wird steuerbar durch den zweiten symmetrischen Hybridanschluss zur zweiten Last geleitet. Die Amplitude und Phase der HF-Leistung, die der zweiten Last zugeführt wird, kann unabhängig voneinander gesteuert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die ersten und zweiten Lasten erste und zweite Beschleunigerführungsabschnitte eines Linearbeschleunigers und die Steuervorrichtung wird zum Steuern der Ausgangsstrahlenergie des Linearbeschleunigers verwendet.
-
KURZDARSTELLUNG
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Elektronenlinear-Beschleunigersystem bereitzustellen, das Ausgangsleistungen auf mehr als zwei Energieniveaus ausgeben kann und bei dem eine unterschiedliche Ausgangsenergie des Elektronenstrahls rasch umgeschaltet werden kann.
-
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Elektronenlinear-Beschleunigersystem bereitgestellt, das Folgendes umfasst: einen ersten Leistungsteiler, der einen ersten Port, einen zweiten Port und einen dritten Port umfasst, wobei eine Mikrowelle in den ersten Port eingespeist wird, und ein erster Mikrowellenstrahl und ein zweiter Mikrowellenstrahl mit gleicher Amplitude und Phase aus dem zweiten Port und dem dritten Port ausgegeben werden; einen ersten Leistungskombinierer, der einen symmetrischen ersten Port und zweiten Port und einen symmetrischen dritten Port und vierten Port umfasst, wobei der zweite Port des ersten Leistungskombinierers mit dem dritten Port des ersten Leistungsteilers gekoppelt ist; einen zweiten Leistungskombinierer, der einen symmetrischen ersten Port und zweiten Port und einen symmetrischen dritten Port und vierten Port umfasst, wobei der vierte Port des zweiten Leistungskombinierers mit dem vierten Port des ersten Leistungskombinierers gekoppelt ist; einen zweiten Leistungsteiler, der einen ersten Port, einen zweiten Port und einen dritten Port umfasst, wobei der dritte Port des zweiten Leistungsteilers mit dem zweiten Port des zweiten Leistungskombinierers gekoppelt ist und eine Mikrowelle in den zweiten Port und den dritten Port des zweiten Leistungsteilers eingespeist wird und aus dem ersten Port des zweiten Leistungsteilers ausgegeben wird; und eine Beschleunigungsröhre, die einen Elektronenstrahleingangsport zum Empfangen eines Elektronenstrahls und einen Mikrowellen-Einspeisungsport, der mit dem ersten Port des zweiten Leistungsteilers gekoppelt ist, umfasst, wobei der Elektronenstrahl durch Mikrowelleneingabe in den Mikrowellen-Einspeisungsport beschleunigt wird; wobei das Elektronenlinear-Beschleunigersystem des Weiteren Folgendes umfasst: einen ersten Phasenschieber, der zwischen dem zweiten Port des ersten Leistungsteilers und dem ersten Port des ersten Leistungskombinierers angeordnet ist; einen zweiten Phasenschieber, der zwischen dem ersten Port des zweiten Leistungskombinierers und dem zweiten Port des zweiten Leistungsteilers angeordnet ist; und einen Leistungsregler, der zwischen dem dritten Port des ersten Leistungskombinierers und dem dritten Port des zweiten Leistungskombinierers angeordnet ist; wobei der erste Phasenschieber und der zweite Phasenschieber einen Phasenverschiebungsbetrag synchron ändern und zwischen einem Phasenverschiebungsbetrag von 0 Grad und einem Phasenverschiebungsbetrag von 180 Grad mit einer zuvor festgelegten Frequenz umschalten; und in einem Fall, wo der Phasenverschiebungsbetrag 0 Grad beträgt, das Elektronenlinear-Beschleunigersystem in einem ersten Zustand arbeitet, und in einem Fall, wo der Phasenverschiebungsbetrag 180 Grad beträgt, das Elektronenlinear-Beschleunigersystem in einem zweiten Zustand arbeitet.
-
Gemäß einigen Ausführungsformen ist der Leistungsregler ein Impulskompressor zum Verringern einer Länge des Mikrowellenimpulses und Erhöhen der Spitzenleistung oder ein Verstärker zum Erhöhen der Leistung des Mikrowellenimpulses.
-
Gemäß einigen Ausführungsformen ist der Leistungsregler ein Dämpfer oder ein Leistungsteiler zum Reduzieren der Leistung des Mikrowellenimpulses.
-
Gemäß einigen Ausführungsformen wird in dem ersten Zustand die Mikrowelle aus dem dritten Port des ersten Leistungskombinierers ausgegeben, einer Leistungsregelung durch den Leistungsregler unterzogen und dann in den dritten Port des zweiten Leistungskombinierers eingespeist; zwei Signale mit der gleichen Phase werden aus dem ersten Port und dem zweiten Port ausgegeben und in den zweiten Port bzw. den dritten Port des zweiten Leistungsteilers eingespeist; und eine kombinierte Mikrowelle wird aus dem ersten Port des zweiten Leistungsteilers ausgegeben.
-
Gemäß einigen Ausführungsformen wird in dem zweiten Zustand die Mikrowelle aus dem vierten Port des ersten Leistungskombinierers ausgegeben und in den vierten Port des zweiten Leistungskombinierers eingespeist; zwei Signale mit inversen Phasen werden aus dem ersten Port und dem zweiten Port ausgegeben, einer Phasenverschiebung durch den zweiten variablen Phasenschieber unterzogen, um zwei Signale mit der gleichen Phase zu erzeugen, und in den zweiten Port bzw. den dritten Port des zweiten Leistungsteilers eingespeist; und eine kombinierte Mikrowelle wird aus dem ersten Port des zweiten Leistungsteilers ausgegeben.
-
Gemäß einigen Ausführungsformen sind der erste Leistungsteiler und der zweite Leistungsteiler E-T-Elemente, H-T-Elemente oder Magic-T-Elemente.
-
Gemäß einigen Ausführungsformen sind der erste Leistungskombinierer und der zweite Leistungskombinierer Magic-T-Elemente oder -3dB-Richtungskoppler.
-
Gemäß einigen Ausführungsformen sind sowohl der erste Phasenschieber als auch der zweite Phasenschieber stromgesteuerte Phasenschieber, und Steuerstromleitungen des ersten Phasenschiebers und des zweiten Phasenschiebers sind in Reihe geschaltet.
-
Gemäß einigen Ausführungsformen sind sowohl der erste Phasenschieber als auch der zweite Phasenschieber spannungsgesteuerte Phasenschieber, und Steuerspannungsleitungen des ersten Phasenschiebers und des zweiten Phasenschiebers sind parallel geschaltet.
-
Gemäß den oben beschriebenen Lösungen der Ausführungsformen wird die Stabilität zweier Mikrowellenimpulse mit verschiedenen Amplituden, die in die Beschleunigungsröhre eingespeist werden, verbessert, während ein schnelles Umschalten erreicht wird, wodurch das Leistungsverhalten des schnell-schaltenden Dualenergie-Beschleunigers verbessert wird.
-
Figurenliste
-
Die begleitenden Zeichnungen unten veranschaulichen Implementierungen der vorliegenden Offenbarung. Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind durch diese begleitenden Zeichnungen und Implementierungen in einer nicht-einschränkenden und nicht-erschöpfenden Weise veranschaulicht. In diesen Zeichnungen ist Folgendes zu sehen:
- 1 veranschaulicht ein Strukturschaubild eines Elektronenlinear-Beschleunigersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1:
- Mikrowellenstromquelle
- 2:
- erster Leistungsteiler
- 3:
- erster variabler Phasenschieber
- 4:
- erster Leistungskombinierer
- 5:
- Leistungsregler
- 6:
- zweiter Leistungskombinierer
- 7:
- zweiter variabler Phasenschieber
- 8:
- zweiter Leistungsteiler
- 9:
- Beschleunigungsröhre
- 21, 22, 23:
- Ports
- 41, 42, 43, 44:
- Ports
- 61, 62, 63, 64:
- Ports
- 81, 82, 83:
- Ports
- 91:
- Ports
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG der BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Konkrete Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden ausführlich beschrieben. Es ist zu beachten, dass die im vorliegenden Text beschriebenen Ausführungsformen lediglich dem Zweck der Veranschaulichung und nicht dem Zweck der Einschränkung der vorliegenden Offenbarung dienen. In der folgenden Beschreibung sind zahlreiche konkrete Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen. Dem Fachmann ist jedoch klar, dass die vorliegende Offenbarung auch ohne diese konkreten Details praktiziert werden kann. In anderen Fällen ist auf die detaillierte Beschreibung vertrauter Schaltkreise, Materialien oder Verfahren verzichtet worden, um zu vermeiden, dass wichtige Aspekte der vorliegenden Offenbarung in den Hintergrund treten.
-
Wenn in dieser Spezifikation von „einer Ausführungsform“ oder „einem Beispiel“ die Rede ist, so ist damit gemeint, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform oder dem Beispiel beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist. Die Ausdrücke „in einer Ausführungsform“ oder „ein Beispiel“ an verschiedenen Stellen in dieser Spezifikation beziehen sich also nicht unbedingt alle auf dieselbe Ausführungsform oder dasselbe Beispiel. Des Weiteren können die konkreten Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in jeder geeigneten Kombination und/oder Teilkombination in einer oder mehreren Ausführungsformen oder in einem oder mehreren Beispielen kombiniert werden. Des Weiteren ist dem Fachmann klar, dass der im vorliegenden Text verwendete Terminus „und/oder“ jegliche Kombinationen eines oder mehrerer angeführter zugehöriger Elemente umfasst.
-
Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird ein Dualpfad-Mikrowellensystem, das rasch umschalten kann, verwendet. In dem Dualpfad-Mikrowellensystem kann ein Pfad direkt mit einer Beschleunigungsröhre verbunden sein, und der andere Pfad kann in die Beschleunigungsröhre eingespeist werden, nachdem eine Größenordnung der Mikrowellenleistung durch Leistungsregelungsvorrichtungen, wie zum Beispiel einen Dämpfer, einen Leistungsteiler, einen Impulskompressor oder sogar einen Verstärker usw. geändert wurde, um ein schnelles Umschalten der Eingangsleistung in den Beschleuniger zu erreichen und die Ausgangsenergie des Beschleunigers zu justieren. Somit kann eine Elektronenlinear-Beschleunigervorrichtung, deren Ausgangsleistung mehr als zwei Energieniveaus hat, bereitgestellt werden, und die unterschiedliche Ausgangsenergie des Elektronenstrahls kann rasch in der Größenordnung von Millisekunden umgeschaltet werden.
-
In einigen Ausführungsformen wird die Ausgabe der Mikrowellenleistung in zwei Pfaden unter Verwendung variabler Phasenschieber, die schnell geregelt werden können, und Kombinierer umgeschaltet. Dann wird die Mikrowellenleistung in den zwei Pfaden unterschiedlich geändert. Zum Beispiel wird in einem Pfad die Leistung durch Vorrichtungen, wie zum Beispiel einen Impulskompressor, einen Dämpfer, einen Leistungsteiler usw. geändert, und in dem anderen Pfad wird die Leistung direkt ausgegeben. Die Mikrowelle in den zwei Pfaden wird durch symmetrische Phasenschieber und Kombinierer umgeschaltet und wird in die Beschleunigungsröhre eingespeist. Die zwei Phasenschieber ändern die Phasenverschiebung synchron und können ein einziges Steuersystem verwenden. In einigen Ausführungsformen sind beide der oben erwähnten Phasenschieber spannungsgesteuerte Phasenschieber oder stromgesteuerte Phasenschieber. Mit Bezug auf die stromgesteuerten Phasenschieber können die Steuerströme der zwei Phasenschieber auf den gleichen Wert gesteuert werden. Zum Beispiel sind Steuerstromleitungen der Phasenschieber in Reihe geschaltet, um sicherzustellen, dass die Phasenänderungen der beiden einheitlich sind. Mit Bezug auf die spannungsgesteuerten Phasenschieber können die Steuerspannungen der zwei Phasenschieber auf den gleichen Wert gesteuert werden. Zum Beispiel sind Steuerspannungsleitungen der Phasenschieber parallel geschaltet, um sicherzustellen, dass die Phasenänderungen einheitlich sind.
-
In einigen Ausführungsformen werden elektronisch gesteuerte Phasenschieber verwendet, die eine Phasenänderung in der Größenordnung von Millisekunden implementieren können, wodurch ein Umschalten des Mikrowellenausgangs in der Größenordnung von Millisekunden erreicht wird.
-
1 veranschaulicht ein Strukturschaubild eines Elektronenlinear-Beschleunigersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie in 1 gezeigt, umfasst das Elektronenlinear-Beschleunigersystem einen ersten Leistungsteiler 2, einen ersten variablen Phasenschieber 3, einen ersten Leistungskombinierer 4, einen Leistungsregler 5, einen zweiten Leistungskombinierer 6, einen zweiten variablen Phasenschieber 7 und einen zweiten Leistungsteiler 8. Das System empfängt Mikrowellen von einer Mikrowellenstromquelle 1, schaltet zwischen zwei Modi um und speist Mikrowellen in verschiedenen Modi in eine Beschleunigungsröhre 9 ein, um einen Elektronenstrahl zu beschleunigen, der durch einen Elektronenstrahleingangsport der Beschleunigungsröhre 9 empfangen wird, wodurch die Ausgabe eines beschleunigten Elektronenstrahls auf mindestens zwei Energieniveaus implementiert wird.
-
Der erste Leistungsteiler 2 umfasst einen ersten Port 21, einen zweiten Port 22 und einen dritten Port 23. Eine Mikrowelle wird durch die Mikrowellenstromquelle 1 in den ersten Port 21 eingespeist, und ein erster Mikrowellenstrahl und ein zweiter Mikrowellenstrahl mit gleicher Amplitude und Phase werden aus dem zweiten Port 22 und dem dritten Port 23 ausgegeben.
-
Der erste Leistungskombinierer 4 umfasst einen symmetrischen ersten Port 41 und zweiten Port 42 und einen symmetrischen dritten Port 43 und vierten Port 44. Der zweite Port 42 des ersten Leistungskombinierers 4 ist mit dem dritten Port 23 des ersten Leistungsteilers 2 gekoppelt.
-
Der zweite Leistungskombinierer 6 umfasst einen symmetrischen ersten Port 61 und zweiten Port 62 und einen symmetrischen dritten Port 63 und vierten Port 64. Der vierte Port 64 des zweiten Leistungskombinierers 6 ist mit dem vierten Port 44 des ersten Leistungskombinierers 4 gekoppelt.
-
Die zweite Leistungsteiler 8 umfasst einen ersten Port 81, einen zweiten Port 82 und einen dritten Port 83. Der dritte Port 83 des zweiten Leistungsteilers 8 ist mit dem zweiten Port 62 des zweiten Leistungskombinierers 6 gekoppelt. Eine Mikrowelle wird in den zweiten Port 82 und den dritten Port 83 des zweiten Leistungsteilers 8 eingespeist und aus dem ersten Port 81 des zweiten Leistungsteilers 8 ausgegeben. Die Beschleunigungsröhre 9 umfasst einen (nicht gezeigten) Elektronenstrahleingangsport zum Empfangen eines Elektronenstrahls und einen Mikrowellen-Einspeisungsport 91, der mit dem ersten Port 81 des zweiten Leistungsteilers 8 gekoppelt ist. Der Elektronenstrahl wird durch die Mikrowelleneingabe in den Mikrowellen-Einspeisungsport 91 beschleunigt.
-
Das Elektronenlinear-Beschleunigersystem umfasst des Weiteren einen ersten variablen Phasenschieber 3, einen zweiten variablen Phasenschieber 7 und einen Leistungsregler 5. Der erste variable Phasenschieber 3 ist zwischen dem zweiten Port 22 des ersten Leistungsteilers 2 und dem ersten Port 41 des ersten Leistungskombinierers 4 angeordnet. Der zweite Phasenschieber 7 ist zwischen dem ersten Port 61 des zweiten Leistungskombinierers 6 und dem zweiten Port 82 des zweiten Leistungsteilers 8 angeordnet. Der Leistungsregler 5 ist zwischen dem dritten Port 43 des ersten Leistungskombinierers 4 und dem dritten Port 63 des zweiten Leistungskombinierers 6 angeordnet. Der erste variable Phasenschieber 3 und der zweite variable Phasenschieber 7 ändern einen Phasenverschiebungsbetrag synchron und schalten zwischen einem Phasenverschiebungsbetrag von 0 Grad und einem Phasenverschiebungsbetrag von 180 Grad mit einer zuvor festgelegten Frequenz um. In einem Fall, wo der Phasenverschiebungsbetrag 0 Grad beträgt, arbeitet das Elektronenlinear-Beschleunigersystem in einem ersten Zustand, und in einem Fall, wo der Phasenverschiebungsbetrag 180 Grad beträgt, arbeitet das Elektronenlinear-Beschleunigersystem in einem zweiten Zustand.
-
In dem in 1 veranschaulichten Schaubild des Systems können E-T-Elemente als der erste Leistungsteiler 2 und der zweite Leistungsteiler 8 ausgewählt sein. Ein Magic-T-Element kann als der erste Leistungskombinierer 4 ausgewählt sein. Als Eingänge der Ports 41 und 42 wird eine Summe der Eingänge der Ports 41 und 42 aus dem Port 43 ausgegeben, und eine Differenz zwischen dem Eingang des Ports 41 und dem Eingang des Ports 42 wird aus dem Port 44 ausgegeben. Als einen Eingang des Ports 43 werden Signale mit gleicher Amplitude und Phase aus dem Port 41 bzw. dem Port 42 ausgegeben. Als einen Eingang des Ports 44 werden Signale mit der gleichen Amplitude, aber inversen Phasen aus dem Port 41 bzw. dem Port 42 ausgegeben. Gleichermaßen kann ein Magic-T-Element als der zweite Leistungskombinierer 6 ausgewählt sein. Als Eingänge der Ports 61 und 62 wird eine Summe der Eingänge der Ports 61 und 62 aus dem Port 63 ausgegeben, und eine Differenz zwischen dem Eingang des Ports 61 und dem Eingang des Ports 62 wird aus dem Port 64 ausgegeben. Als einen Eingang des Ports 63 werden Signale mit gleicher Amplitude und Phase aus dem Port 61 bzw. dem Port 62 ausgegeben. Als einen Eingang des Ports 64 werden Signale mit der gleichen Amplitude, aber inversen Phasen aus dem Port 61 bzw. dem Port 62 ausgegeben.
-
In einigen Ausführungsformen wird ein Impulskompressor als der Leistungsregler 5 ausgewählt, um eine Länge eines Mikrowellenimpulses zu verringern und die Spitzenleistung zu erhöhen. Ein Eingang von der Mikrowellenstromquelle 1 wird durch das E-T-Element in zwei Signale mit gleicher Amplitude und Phase geteilt.
-
In dem ersten Zustand, wenn die Phasenverschiebungsbeträge des ersten variablen Phasenschiebers 3 und des zweiten variablen Phasenschiebers 7 0 Grad sind, wird die Mikrowelle aus dem Port 43 der ersten Leistungskombiniereinheit 4 ausgegeben, wird durch den Leistungsregler 5 komprimiert, und wird dann in den Port 63 des zweiten Leistungskombinierers 6 eingespeist. Zwei Signale mit der gleichen Phase werden aus den Ports 61 und 62 ausgegeben. Da der Phasenverschiebungsbetrag des zweiten variablen Phasenschiebers 7 0 Grad beträgt, wird der Mikrowellenimpuls durch den zweiten Leistungsteiler 8 in die Beschleunigungsröhre eingespeist. Wenn die Mikrowelle durch den Leistungsregler 5 komprimiert wird, nimmt die Spitzenleistung des Mikrowellenimpulses zu, und die Ausgangsenergie des Beschleunigers befindet sich in diesem Moment auf einem hohen Energieniveau.
-
In dem zweiten Zustand, wenn die Phasenverschiebungsbeträge des ersten variablen Phasenschiebers 3 und des zweiten variablen Phasenschiebers 7 180 Grad sind, wird die Mikrowelle aus dem Port 44 des ersten Leistungskombinierers 4 ausgegeben und wird dann direkt in den Port 64 des zweiten Leistungskombinierers 6 eingespeist. Zwei Signale mit den inversen Phasen werden aus den Ports 61 und 62 ausgegeben. Da der Phasenverschiebungsbetrag des zweiten variablen Phasenschiebers 7 180 Grad beträgt, werden die zwei Signale phasengleich, und der Mikrowellenimpuls wird durch den zweiten Leistungsteiler 8 in die Beschleunigungsröhre 9 eingespeist. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Ausgangsenergie des Beschleunigers auf einem niedrigen Energieniveau.
-
In einigen Ausführungsformen können auch H-T-Elemente oder Magic-T-Elemente als der erste Leistungsteiler 2 und der zweite Leistungsteiler 8 ausgewählt sein. Außerdem können -3dB-Richtungskoppler (90-Grad-Kombinierer) als der erste Leistungskombinierer 4 und der zweite Leistungskombinierer 6 ausgewählt sein. Ein Dämpfer kann ebenfalls als der Leistungsregler 5 ausgewählt sein. Zu diesem Zeitpunkt entspricht der erste Zustand einem niedrigen Energieniveau, und der zweite Zustand entspricht einem hohen Energieniveau.
-
Obgleich die vorliegende Offenbarung anhand verschiedener typischer Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass die im vorliegenden Text verwendeten Begriffe veranschaulichende und beispielhafte Begriffe und keine einschränkenden Begriffe sind. Da die vorliegende Offenbarung in vielen Formen implementiert werden kann, ohne vom Geist oder Wesensgehalt der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, versteht es sich, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen nicht auf eines der oben beschriebenen Details beschränkt sind, sondern vielmehr im weitesten Sinne gemäß dem Geist und Schutzumfang zu interpretieren sind, der durch die folgenden Ansprüche definiert wird. Daher sind alle Änderungen und Variationen, die in den Schutzumfang der Ansprüche oder ihrer Äquivalente fallen, ebenfalls in den folgenden Ansprüchen enthalten.
