本章第一節(jié)中已經(jīng)談到，當(dāng)通過圓形波導(dǎo)管傳輸微波時，在其中可以激勵起一種具有縱向分量的行波電場（TM01模），其行波電場沿圓波導(dǎo)傳播的電場分布形態(tài)，見圖2-8-3。這種TM01模的最大特點是在中心軸區(qū)域具有縱向行波電場分量，這正是我們所期望的行波電場，如果能夠用它來加速電子，就可以實現(xiàn)我們所設(shè)想的行波電子加速模型。

圖2-8-3　TM01波沿圓波導(dǎo)管傳播時電場分布

但是，根據(jù)微波理論和實驗研究證實，當(dāng)特定波長的微波注入結(jié)構(gòu)尺寸與之相匹配的圓波導(dǎo)之后，所激勵的行波電場（TM01模）的“相速度”vp必然會大于光速（詳見第9章微波系統(tǒng)），而電子的運行速度是不可能超過光速的，因此，要想利用這種行波電場來加速電子，以達(dá)到讓這種行波電場在運動中持續(xù)不斷地推著電子前進(jìn)，使電子能量得到持續(xù)提高，就必須設(shè)法讓“相速度”慢下來，并且要讓行波電場的“相速度”得到有效控制，以保證始終同步加速電子，只有這樣，才能真正實現(xiàn)我們所設(shè)想的如圖2-8-1所示的行波加速管的理論模型。

根據(jù)微波原理可知，這種TM01模產(chǎn)生的原理，是由特定波長的橫電磁波（TEM）在圓波導(dǎo)管壁上斜射后反射合成的結(jié)果。因此，我們可以通過加入適當(dāng)干擾因素的方法，來改變斜射波與反射波的合成條件，從而可以讓相速度降下來。實踐證明，只要所設(shè)計的干擾條件合適，就可以讓行波電場的相速度降下來，就能達(dá)到同步加速電子的目的。而設(shè)置干擾條件最簡單有效的方法，就是在圓波導(dǎo)中周期性地設(shè)置帶中孔的圓形金屬模片。由于這種模片具有給波導(dǎo)管加載之意，所以人們將這種內(nèi)有圓形金屬模片的圓波導(dǎo)管稱為“盤荷波導(dǎo)（disk-loaded waveguide）”加速管。TM01型盤荷波導(dǎo)加速管的結(jié)構(gòu)，見圖2-8-4。

圖2-8-4　TM01型盤荷波導(dǎo)加速管結(jié)構(gòu)

圖2-8-4中畫出的是相鄰盤荷間的行波電場方向正好相反（180°）時的狀態(tài)，這種分布狀態(tài)通常稱為π模。從圖中可以看出，在加速管軸線附近，形成了一組沿中心軸直線傳播的行波π模電場。由于在圓波導(dǎo)內(nèi)設(shè)置了多片距離為D的“盤荷”，改變了原來的反射條件，所以合成之后行波電場的相速度必然會降下來。只要確定了擬注入微波的波長和頻率，通過合理設(shè)計圖中所標(biāo)注的幾何尺寸（D、2a、2b、t），就可以得到我們所需要的行波電場速度，從而實現(xiàn)設(shè)計行波加速管的設(shè)想?？梢姡@種盤荷波導(dǎo)加速管的工作原理并不復(fù)雜，結(jié)構(gòu)也比較簡單，非常實用。因此，其從20世紀(jì)40年代問世以來一直沿用至今。但從另一方面來說，雖然這種盤荷波導(dǎo)加速管的工作原理和基本結(jié)構(gòu)都比較簡單，但由于這種行波電場經(jīng)過降速之后的相速度仍然接近光速，管內(nèi)任何結(jié)構(gòu)尺寸的少許改變都會影響波形和速度，所以，對加速管的材質(zhì)和加工工藝都提出了非常嚴(yán)格的要求，加工出來的結(jié)構(gòu)和相關(guān)的幾何尺寸也必須“絲毫不差”。因此，設(shè)計制造這種完全符合技術(shù)要求的盤荷波導(dǎo)加速管，不但工藝上比較困難，制造成本也比較高。