前言

真空電子學是一門理論與工程結合非常緊密的學科。自真空二極管問世以來，真空電子學領域不斷有新的理論被提出，新的技術被發明。真空電子器件家族不斷有新成員加入，在功率電磁波的產生與放大方面發揮了難以替代的作用。隨著電磁波技術的新應用不斷發展，真空電子器件的舞臺也越來越大。美國瓦里安、加拿大CPI、日本東芝、法國泰雷茲等企業，長期引領現代真空電子器件技術的發展。我國在大功率真空電子器件的產品研發及制造工藝等方面起步較晚，器件的制造工藝、壽命、可靠性等方面與國外產品相比還有一定的差距。近年來，真空電子器件在小功率、低頻率等領域還要面對半導體器件的強力競爭，市場對真空電子器件技術創新水平的要求也不斷提升，高性能真空電子器件的創新周期快速縮短，因此，有必要系統地介紹真空電子器件的基本原理、新的發展趨勢與技術、新的系統應用等，支持真空電子器件領域的人才快速成長，從而推動我國真空電子器件技術在不久的將來實現超越與引領。

本書力求回答如下問題：什么是真空電子器件？為何真空電子器件的結構如此復雜？為什么電子與電磁波可以發生能量交換，并實現電子的加速或電磁波的功率放大？如何實現電磁波的降速？不同類型真空電子器件的原理與結構有何異同？本書從真空電子器件的基礎理論出發，詳細地介紹作者團隊在近30年的研究工作中探索過的真空電子器件創新機制、新型結構、新穎應用等相關內容，包括大功率真空電子器件的原理和設計要點，行波管的高頻率、大功率、低電壓、小型化等方面的創新機制和新型結構。隨著科技的不斷進步，先進制造工藝如激光燒蝕、三維（3D）打印等得到了快速發展，作者團隊在真空電子器件的新工藝和新材料等方面進行了初步嘗試，相關成果在本書中也有介紹。本書還對真空電子器件研制過程中的復雜工藝流程和解決方案進行總結，希望能夠多方位、立體地展現真空電子器件的完整面貌，最后對真空電子器件的系統應用進行簡略展望。本書的內容涉及面廣，對真空電子器件的介紹力求全面。同時，本書各章相對獨立，方便讀者選擇性地閱讀。

參與本書編寫工作的有宮玉彬教授、張平教授、王少萌教授、王戰亮研究員、路志剛研究員、楊生鵬副教授、柳建龍副教授、許多博士等。此外，博士研究生董洋、郭靖宇、汪雨馨、楊友峰、王宇欣、段景瑞、田密等參與繪制了大部分圖片，在此一并表示感謝。

由于作者水平有限，書中難免有不足之處，懇請廣大讀者批評指正。

宮玉彬

2025年2月于成都