[發(fā)明專利]低能量電子槍

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410558790.5
• 申請(qǐng)日: 2014-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN104319217B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭方準(zhǔn);薛冬冬;游燕;侯賓賓;董華軍;臧侃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H01J35/06
• 分類號(hào): H01J35/06;H01J3/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司21212
• 代理人: 楊威,李洪福

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種能發(fā)射低能量電子的裝置，具體的說是涉及一種一種低能量電子槍。

背景技術(shù)

X射線光電子能譜是一種基于光電效應(yīng)的電子能譜，它是利用X射線光子激發(fā)出物質(zhì)表面原子的內(nèi)層電子，通過這些電子進(jìn)行能量分析而獲得表面成分和電子狀態(tài)信息的一種分析手段。X射線照射過程中，由于大量電子的放出，使得導(dǎo)電性比較差的物質(zhì)容易帶正電，而物質(zhì)一旦帶電則分析光電子能譜會(huì)出現(xiàn)較大的偏差甚至錯(cuò)誤的結(jié)論，因此需要對(duì)帶電的物質(zhì)進(jìn)行電子補(bǔ)償而中和。

對(duì)物質(zhì)進(jìn)行電荷中和的傳統(tǒng)電子槍發(fā)射出的電子能量等級(jí)單一，電子能量等級(jí)可調(diào)范圍小，電子對(duì)物質(zhì)表面中和范圍小且容易激發(fā)物質(zhì)原有的狀態(tài)，無法滿足電子中和的目的。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是要提供一種新型的低能量電子槍，該電子槍具有低能量、電子數(shù)量和能量等級(jí)可調(diào)、結(jié)構(gòu)緊湊和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案：

低能量電子槍，其特征在于，包括：

發(fā)射電子的電子發(fā)射裝置；

加速引導(dǎo)上述電子，用于控制電子的數(shù)量和速度的柵極裝置；

對(duì)上述電子形成的電子束進(jìn)行形狀約束的聚焦裝置；

將上述裝置容納于其腔體內(nèi)的電子槍殼；

以及將上述電子發(fā)射裝置、柵極裝置以及聚焦裝置固定于上述電子槍殼腔體內(nèi)，起固定支撐作用的支撐裝置。

所述電子發(fā)射裝置包括處于負(fù)電位的陰極燈絲、絕緣陶瓷、處于負(fù)電位的導(dǎo)電桿以及處于負(fù)電位的燈絲座；所述陰極燈絲固定在所述導(dǎo)電桿上，通電發(fā)熱后釋放出熱電子；所述導(dǎo)電桿固定在所述絕緣陶瓷上并自所述絕緣陶瓷內(nèi)部穿過；所述絕緣陶瓷位于所述柵極裝置內(nèi)，且通過所述燈絲座與所述柵極裝置固定。

所述柵極裝置處于負(fù)電位，且其電位高于陰極燈絲電位；所述柵極裝置前端通過絕緣球與聚焦裝置絕緣隔開，其后端與燈絲座相互配合將所述絕緣陶瓷固定于柵極裝置內(nèi)部；同時(shí)所述柵極裝置中心開有用于陰極燈絲釋放出的熱電子通過的中心孔。

所述聚焦裝置由三個(gè)相互配合的環(huán)形電極構(gòu)成；其中一個(gè)環(huán)形電極為正電位電極，其前端通過絕緣球與其余兩個(gè)環(huán)形電極絕緣隔開，其后端同樣通過絕緣球與柵極裝置絕緣隔開；其余兩個(gè)環(huán)形電極相互配合構(gòu)成一電極結(jié)構(gòu)，且該電極結(jié)構(gòu)處于零電位。

所述電子槍殼包括槍筒、底座以及連接法蘭；所述槍筒與底座之間通過連接法蘭相連接；且所述連接法蘭上設(shè)置柵極電極、陰極電極以及聚焦陽極電極。

所述支撐裝置包括陶瓷棒、支撐板、彈簧以及絕緣球；所述陶瓷棒一端固設(shè)于連接法蘭上，另一端與支撐板相連接；所述彈簧設(shè)置于燈絲座與支撐板之間，起支撐和緩沖作用；所述絕緣球分別均勻設(shè)置于所述柵極裝置前端與上述正電位電極之間以及正電位電極與零電位電極結(jié)構(gòu)之間，起絕緣隔離作用。

所述電子槍用材可選用SUS304材料，以適應(yīng)電子槍超高真空環(huán)境的使用要求，其最高可耐250℃的高溫烘烤。

所述電子槍的柵極電極、陰極電極以及聚焦陽極電極上的各個(gè)電壓值設(shè)定由電源控制器進(jìn)行設(shè)定，通過對(duì)上述各個(gè)電極設(shè)定不同的電壓值，實(shí)現(xiàn)熱電子的范圍可調(diào)發(fā)射、電子束斑的大小可調(diào)等過程的調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的主要工作原理：

通過電源控制器對(duì)柵極電極、陰極電極以及聚焦陽極電極實(shí)現(xiàn)對(duì)電子發(fā)射裝置、柵極裝置和聚焦裝置施加對(duì)應(yīng)的電壓，使電子槍正常工作；工作時(shí)，發(fā)射裝置陰極燈絲通電發(fā)射出電子能量等級(jí)具有高低兩個(gè)等級(jí)范圍可調(diào)的熱電子，柵極裝置電位相對(duì)于陰極燈絲電位高幾十伏，并對(duì)通過中心孔的電子進(jìn)行加速引導(dǎo)，并控制電子的數(shù)量和速度；通過柵極裝置的電子進(jìn)入聚焦裝置，受電場力的作用開始聚焦，最后通過最前端孔發(fā)射出去。聚焦裝置可控制束斑的大小。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供的電子槍具有低能量、電子數(shù)量和能量等級(jí)可調(diào)、結(jié)構(gòu)緊湊和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為低能量電子槍的外觀圖；

圖2為低能量電子槍的內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)圖；

圖3為低能量電子槍的剖面圖；

圖4為低能量電子槍前端局部剖面圖；

圖5為電極法蘭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為控制電路示意圖。