加速器用速调管和磁控管的差别

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速调管和磁控管的差别

     大功率磁控管震荡器在早期的雷达系统中发挥了重要作用，为雷达技术的顺利发展和二次大战的胜利作出了重要贡献。在功率为兆瓦级以下时，磁控管能达到较好的性能，并能满足对其物理尺寸和轻便性的要求。因此，磁控管仍可应用于军用机载、移动雷达系统中。但磁控管在高功率运行时，未能表现出高效率、高增益和高稳定性。在现代大功率远程雷达中，已找不到磁控管的踪影。

    瓦里安公司于1937年发明的微波速调管，在近六十年的雷达应用中被证实，具有高的平均和峰值功率、高增益、高效率、高稳定性和低噪声，在兆瓦级或更高的输出功率时，具有很好的性能表现。

    在中能和高能医用直线加速器中，微波源的输出功率一般达到五兆瓦以上。

    此时，磁控管的缺点主要在高功率时出现

    1)自激谐波

    由于磁控管为“自激震荡式微波发生器”，同时施职发生微波和放大微波的功能。在较大功率的运行状态下，易产生谐波震荡，使微波频率和输出不稳定，导致加速器的输出束流不稳定，影响治疗

    2)频率稳定性差

    在磁控管中，是用谐振腔内的马达的旋转来调节微波输出频率。由于马达的驱动存在有时间延迟误差和旋转定位误差，因此，磁控管对微波频率的稳定性的精确控制能力较差。

        3)功率容量低

    在产生为高能电子加速所需的微波功率方面，由于磁控管的工作效率低，输出容量较难胜任大功率的要求，无法胜任临床上采用高能电子线的治疗。

        4)寿命短

    在大功率输出工作时，磁控管的运行寿命只有1000至4000工作小时左右，经常需要更换，导致设备的维护成本上升和影响疗程的安排实施。因此，磁控管微波源只适用于低能单光子的医用直线加速器。一般具有十几兆伏能量输出的加速器，应该采用速调管来作为微波源，以满足大功率运行条件下对高性能和长寿命的要求。

    速调管实际上是一个高效率和高稳定性的微波功率放大器。只要输入很低功率的微波信号，速调管就能将该微波放大到兆瓦级的输出功率。很低功率的微波来源于“微波震荡器”。瓦里安将该“微波震荡器”设计成固态电路形式，应用现代微波固态电路技术和电子反馈控制技术，使微波震荡器输出的微波具有非常稳定的震荡幅度和频率。

    瓦里安公司于三十年代开发的该“放大器与震荡器分离”的技术原理，直接影响了现代无线电通讯技术中的“本振－谐振－选频”基本原理的建立，是对整个现代电子技术发展的重要贡献。

    在医用直线加速器中采用速调管后，微波震荡器与功率放大器分离，各自实现最佳性能，从而达到了高输出功率、高稳定性，高效率、和长寿命的目的。

    瓦里安Clinac 2100SC、2100C/D、2300C/D等中能、高能医用直线加速器中的速调管，是集中了瓦里安公司发明速调管以来六十年的多项专利技术和军工生产经验而制造的，束电流小，而功率输出的效率最高，具有5.5MW的功率容量，在长时间高能状态下运行时，仍然能表现出优异的性能