【摘要】：磁控管自從發(fā)明以來,因其具備輸出功率大、效率高、工作電壓低、體積小、重量輕、成本低等特點(diǎn),在過去的幾十年中,磁控管的使用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大,在軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域都能見到它的身影。人們?cè)谏钪凶畛＝佑|到的磁控管是微波爐用磁控管,但是這種磁控管與我們?cè)诒疚乃榻B的磁控管還有一些不同。在過去的一段時(shí)間內(nèi),真空器件的應(yīng)用領(lǐng)域被固態(tài)器件所慢慢占據(jù)和替代,磁控管的應(yīng)用也顯得有些狹隘,但是因?yàn)榇趴毓艿囊恍┆?dú)有特性,在一些特殊領(lǐng)域,磁控管仍然發(fā)揮著巨大的作用,比如高端醫(yī)療器械、工業(yè)級(jí)探傷裝備、原油管道加熱裝備等,隨著人們對(duì)磁控管應(yīng)用研究的不斷拓展,未來還可能應(yīng)用在更多的領(lǐng)域。本文主要研究的是S波段4.8MW磁控管的制造及其在醫(yī)療電子領(lǐng)域的應(yīng)用。文章通過對(duì)國(guó)外廣泛使用的醫(yī)用直線加速器的分析和研究,設(shè)計(jì)了以TOSHIBA公司M4543磁控管為樣本的磁控管,重點(diǎn)對(duì)該管的結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、工藝制造過程及應(yīng)用情況進(jìn)行了描述,通過對(duì)管子設(shè)計(jì)過程中存在的種種問題與難點(diǎn)的研究分析,提出了優(yōu)化措施。該管在設(shè)計(jì)過程中,重點(diǎn)研究了管子陽極尺寸的計(jì)算、燈絲的制作以及能量輸出器的設(shè)計(jì),同時(shí)針對(duì)避免原日本管型中使用戺鎢陰極所帶來的放射性,獨(dú)創(chuàng)性地使用了鋇鎢陰極,較好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)原有材料的替代和對(duì)放射性損害的規(guī)避。此外,對(duì)該管在整機(jī)上進(jìn)行匹配驗(yàn)證,詳實(shí)對(duì)比了原樣管與該管型的測(cè)試結(jié)果,結(jié)論顯示該管可完美替代進(jìn)口管型。最終從應(yīng)用效果上證明該課題研究的成功性,順利實(shí)現(xiàn)了研究的目標(biāo),填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)磁控管在該醫(yī)用加速器使用方面使用的空白。該課題在研制過程中仍然存在一些問題,作者針對(duì)這些問題提出了自己的想法和思路,并計(jì)劃在后續(xù)的工作中不斷優(yōu)化工藝制程,提高該磁控管的各項(xiàng)性能指標(biāo),使得該管型能夠應(yīng)用在更多領(lǐng)域,同時(shí)作者從利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度,提出了一些醫(yī)用磁控管產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議。同時(shí),本文對(duì)磁控管在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹,重點(diǎn)分析了醫(yī)用磁控管的市場(chǎng)情況和主要醫(yī)用磁控管的生產(chǎn)企業(yè)情況。此外,該課題的研究過程中使用到了微波工作室的CST軟件,利用該軟件對(duì)該課題設(shè)計(jì)的磁控管進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,本文中也簡(jiǎn)要就該軟件的作用和實(shí)現(xiàn)的仿真情況作了介紹。
[Abstract]:Since the invention of magnetron, it has the characteristics of high output power, high efficiency, low working voltage, small volume, light weight, low cost and so on. In the past few decades, the use of magnetron has been expanding in military and industrial fields. It can be seen in agriculture, medicine and other fields. The most commonly used magnetron in our life is the microwave magnetron, but this kind of magnetron is different from the magnetron we have introduced in this paper. In the past, the application field of vacuum devices has been gradually occupied and replaced by solid-state devices, and the application of magnetron seems a little narrow, but because of some unique characteristics of magnetron, it is in some special fields. Magnetron still plays a great role, such as high-end medical devices, industrial equipment, crude oil pipeline heating equipment and so on. With the development of applications of magnetron, it may be used in more fields in the future. In this paper, the fabrication of S band 4.8MW magnetron and its application in medical electronics are studied. Based on the analysis and research of the medical linear accelerator widely used abroad, the magnetron with M4543 magnetron of TOSHIBA Company as the sample is designed. The structure, key technology, process manufacturing process and application of the tube are described in detail. Through the research and analysis of various problems and difficulties in the course of pipe design, the optimization measures are put forward. During the design of the tube, the calculation of the anode size of the tube, the fabrication of the filament and the design of the energy output device are emphatically studied. At the same time, in order to avoid the radioactivity caused by the use of the tungsten cathode in the original Japanese tube, The original use of barium-tungsten cathode makes it possible to replace the original material and avoid the radioactive damage. In addition, the matching verification of the tube on the whole machine is carried out, and the test results of the original tube and the tube type are compared in detail. The conclusion shows that the tube can replace the imported tube perfectly. Finally, it proves the success of the research from the application effect, realizes the goal of the research successfully, and fills the blank of the domestic magnetron in the use of the medical accelerator. There are still some problems in the research and development of this subject. The author puts forward his own ideas and ideas for these problems, and plans to optimize the process in the following work to improve the performance of the magnetron. At the same time, the author puts forward some suggestions for the development of medical magnetron industry from the point of view of industry development. At the same time, the application of the magnetron in the medical field is introduced, and the market situation of the medical magnetron and the production enterprise of the main medical magnetron are analyzed. In addition, the CST software of the microwave studio is used in the course of the research. The magnetron designed in this project is simulated and verified by the software. The function and implementation of the software are also briefly introduced in this paper.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN123

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本文編號(hào)：2226890