[發明專利]一種利用微波調制的冷陰極電子槍

有效

• 申請號: 201310612154.1
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103606505A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 袁學松;鄢揚
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01J29/48
• 分類號: H01J29/48
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 詹福五

技術領域

本發明涉及一種可集成電真空輻射源器件配套用電子槍，特別是一種可調節饋入微波頻率以產生不同調制頻率電子注的冷陰極電子槍。

背景技術

微波電真空輻射源器件作為雷達、電子對抗、空間通訊等軍事電子系統不可缺少的核心器件一直受到廣泛重視。在上述電真空輻射源器件中電子槍部件則占有舉足輕重的地位，傳統電真空輻射源器件中電子槍一般采用熱發射陰極系統，經過幾十年的發展，熱發射陰極工藝已非常成熟，被廣泛應用于各類電真空輻射源器件中，但熱發射陰極存在以下顯著缺點：結構復雜，成本高，陰極系統由多種金屬和陶瓷部件構成，由于熱陰極工作在上千度的高溫環境，陰極中加熱用的燈絲容易斷裂或短路，導致器件損壞；另一方面由于工作時需要較長時間加熱，不但增加了系統的復雜性，降低了系統效率；此外由于熱陰極結構復雜，陰極溫度高也是電真空輻射源器件難以集成的主要原因之一。

微型電真空輻射源器件有望解決上述器件存在的問題，相比熱陰極電真空器件它具有體積小、可集成等特點，在微型電真空輻射源器件中首先需要采用場發射冷陰極來解決自由電子源的產生，場致發射是在金屬或導體等表面施加高強度的電場、通過隧道效應使電子進入真空中形成電子注，從而可除去熱陰極系統所必不可少的加熱組件，大幅度簡化了陰極結構；與熱電子發射相比，場發射冷陰極具有功耗低、可集成、尺寸小、響應速度快等一系列優點，因此它是微型電真空輻射源器件的理想電子發射源。

目前場發射冷陰極可集成微型電真空輻射源器件的發展仍受到限制。主要原因是在可集成微型電真空器件中，由于器件尺寸小，導致注波互作用的空間也大大減小。因此研究在小尺寸空間中有效的注波互作用就成為發展可集成微型電真空輻射源器件的關鍵所在。在傳統電真空輻射源器件的研究中發現利用預調制的電子注與諧振腔中高頻場發生互作用將可以大大縮小其互作用空間，因此在微型電真空輻射源器件的微小空間內實現對場致發生冷陰極電子注進行預調制就至關重要。在公告號為CN1379433A）的專利文件中公開了《一種冷陰極電子槍》，該電子槍在其底座a上的冷陰架（下電極）b上固定了一個圓形金屬片冷陰極，冷陰極上方設有一個網狀柵極d及其支架（上電極）c，網狀柵極上方設有一個圓孔狀的聚焦極f及其支架e，聚焦極f的正上方還設有一網狀屏蔽極h，該網狀屏蔽極h通過其支架g固定在底座a上，各電極引出線i從底座a的下部引出。該電子槍利用網狀柵極d形成電子注后，通過聚焦極f匯聚電子注；但該電子槍只能通過電極高壓變化對冷陰極發射的電子注進行頻率調制，由于其調諧頻率（10³Hz）遠遠低于微波頻率（10⁹Hz）。因而此類冷陰極電子槍不適用于可集成微型電真空輻射源器件，只能用于諸如冷陰極電光源、像素管（顯示器）等其電子注頻率遠低于微波頻率的器件。

發明內容

本發明的目的是針對背景技術存在的缺陷，研究設計一種利用微波調制的冷陰極電子槍，該電子槍可按要求饋入不同頻率的微波來調制冷陰極發射電流，以產生不同調制頻率及強度的電子注，且具有注波互作用腔的空間小、功耗低、可集成、尺寸小、響應速度快，可為微型電真空器件提供電子注源，有效擴大應用范圍等目的。