偏转腔是通过高频电磁场使粒子运动方向发生偏转的结构,电子在沿偏转腔轴向运动时,受到横向的洛伦兹力作用,其运动方向发生变化。在电子束流方向上,由于所处的磁场不同,使得处于束流不同位置的电子发生的偏转大小有所不同。基于这个原理,偏转腔可以用于束流诊断等工作。本文设计研制的C波段偏转腔用于上海交通大学和清华大学、北京大学合作开展的“原子尺度超高时空分辨兆伏特电子衍射与成像系统”项目中电子束的诊断,实现20fs的电子束束长的测量,要求在1MW的功率输入条件下达到1MV的偏转电压。偏转腔中的工作模式为TM110模,TM110为偶极模,存在简并模式。对于多腔结构,设计中需要保证腔与腔之间微波耦合过程中极化方向不发生旋转。论文对盘片开孔以及腔壁上开槽两种方法进行了讨论,并采用了在偏转腔腔壁上开圆槽的方法保证电磁场极化方向。论文通过解析求解以及CST等电磁模拟软件,设计了3-Cell的C波段驻波偏转腔。通过电磁场的模拟以及粒子动力学的分析最终确定了偏转腔的尺寸参数,并给出了品质因数、偏转电压相应的物理参数。同时对偏转腔的耦合器进行了设计,并通过热力学模拟对偏转腔的水冷系统进行了设计。偏转腔加工完成之后,在微波测试过程中需要同时保证偏转腔的工作频率以及电磁场场平满足要求,为了简化调谐和调场的过程,通过数值模拟对调节各个腔时场平变化与工作频率变化进行了研究,发现两者之间为很好的线性,以此为基础将可大大简化调谐的过程,并利于保证调谐的精度。除此之外,提出了使用双线bead-pull方法测量电磁场分布,避免了由于微扰体小珠旋转造成磁场极化方向变化而导致的磁场测量不准确性。偏转腔调谐之后,偏转腔的各项参数与物理设计要求相符,预计在下一步的高功率测试中能够正常地工作。