[實(shí)用新型]一種產(chǎn)生帶狀或高橢圓率電子注的電子槍

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420552596.1
• 申請(qǐng)日: 2014-09-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204088255U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王戰(zhàn)亮;閆文康;張棟;許雄;宮玉彬;馮進(jìn)軍;黃華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01J23/06
• 分類(lèi)號(hào): H01J23/06;H01J23/08
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專(zhuān)利中心 51203
• 代理人: 張楊

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于真空電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及行波管、返波管、返波振蕩器、速調(diào)管、自由電子激光、奧羅管等真空電子器件。

背景技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步，對(duì)真空電子器件的需求趨向于更高的功率和頻率，因此能夠產(chǎn)生大電流，大功率，高頻率輸出的帶狀電子注或高橢圓率電子注真空電子器件成為了國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。然而，帶狀電子注行波管、返波管、速調(diào)管、自由電子激光、奧羅管等應(yīng)用帶狀電子注的真空電子器件都面臨一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題——如何實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量帶狀電子注的發(fā)射。現(xiàn)有的圓柱形或稱(chēng)鉛筆形電子注聚焦極為圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其中心孔為漏斗狀，圓柱形的陰極位于環(huán)狀結(jié)構(gòu)聚焦極的漏斗狀中心孔底部，陰極發(fā)射電子，經(jīng)過(guò)聚焦極聚焦后通過(guò)帶有環(huán)形孔的陽(yáng)極，從而形成圓柱形電子注。帶狀電子注為矩形陰極或橢圓形陰極發(fā)射形成，當(dāng)其利用常規(guī)的圓形聚焦極聚焦該帶狀電子注時(shí)，由于帶狀電子注在截面上空間電荷力沿角度分布不同，而圓形聚焦極在其截面上聚焦力沿角度各個(gè)方向相同，從而使得電子注在聚焦力大于空間電荷力的角度方向上相交錯(cuò)，而在聚焦力小于空間電荷力的角度方向上擴(kuò)散，無(wú)法實(shí)現(xiàn)帶狀電子注的聚焦和穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)帶狀電子注的聚焦和控制，針對(duì)背景技術(shù)的不足本實(shí)用新型提出了一種節(jié)能、高效的帶狀或高橢圓率電子注真空電子器件的電子槍。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：首先，按照所需帶狀電子注的厚度作為直徑，通過(guò)成熟的方法設(shè)計(jì)合適的圓柱形電子注電子槍?zhuān)缓髮㈦娮訕尩木劢箻O和陽(yáng)極平均剖分兩半，中間加入和剖分截面相同的展寬部分，展寬部分的長(zhǎng)度根據(jù)所需的電子注寬度決定。此時(shí)，聚焦極就形成了兩端為半圓環(huán)，中間為一展寬部分的扁圓形電子槍聚焦極、陽(yáng)極，其中該聚焦極聚焦陰極發(fā)射的帶狀電子注或高橢圓率電子注時(shí)，其聚焦場(chǎng)和電子注的空間電荷場(chǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一致，不會(huì)出現(xiàn)背景技術(shù)所述的某些角度擴(kuò)散，某些角度交錯(cuò)的問(wèn)題，不會(huì)打斷帶狀電子注的層流性，使電子注順利的到達(dá)陽(yáng)極，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量帶狀電子注的發(fā)射，這也就是本實(shí)用新型目的。

因而本實(shí)用新型提出的一種產(chǎn)生帶狀或高橢圓率電子注的電子槍包括：陰極、聚焦極、陽(yáng)極，其特征在于，聚焦極的外觀為橢圓環(huán)狀的柱形結(jié)構(gòu)，該橢圓中段平行，兩端為兩個(gè)半圓環(huán)，聚焦極環(huán)狀結(jié)構(gòu)的中心孔為漏斗狀；陽(yáng)極為橢圓形環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其中心孔各處截面相同；陰極為金屬片，設(shè)置于聚焦極漏斗狀中心孔底部。

所述陰極為矩形或兩端為半圓中間為矩形的金屬片，其面積小于聚焦極中心孔底面的面積。

優(yōu)點(diǎn)：由于該聚焦極是扁圓形結(jié)構(gòu)，形成的聚焦電場(chǎng)也是扁圓形，即和帶狀電子注或高橢圓率電子注的空間電荷場(chǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一致，故而用該聚焦極結(jié)構(gòu)時(shí)，不打斷帶狀電子注的層流性，能夠獲得高質(zhì)量的電子注。而采用傳統(tǒng)的圓形聚焦極聚焦帶狀電子注時(shí)，由于聚焦場(chǎng)和空間電荷力場(chǎng)不相匹配，使得聚焦場(chǎng)大于空間電荷場(chǎng)的方向，即電子注寬邊方向，電子變窄發(fā)生交錯(cuò)。而聚焦場(chǎng)小于空間電荷場(chǎng)的方向，即電子注厚度方向，電子注發(fā)生擴(kuò)散，無(wú)法獲得高質(zhì)量電子注。

其次，由于本聚焦極產(chǎn)生電子注質(zhì)量較好，故而在相同的電真空器件中，電子注的流通率較高，能夠產(chǎn)生更高的輸出，具有更高的效率。

第三，采用一體化加工的聚焦極也具有成本低，裝配容易的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是帶狀電子注聚焦極示意圖；

圖2是帶狀電子注聚焦極剖面圖；

圖3是11mm*1mm帶狀電子注聚焦極的示意圖；

圖4是12mm*1mm帶狀電子注聚焦極的示意圖。

圖中：1.陰極，2.展寬部分，3.延伸面，4.斜面。

具體實(shí)施方式

根據(jù)所需電子注厚度，電壓，電流等參數(shù)，選擇一成熟的圓環(huán)柱形電子注聚焦極，該圓環(huán)柱形聚焦極注腰等于所需要帶狀電子注厚度。將該聚焦極剖分，剖分截面可分為兩部分：1)與陰極面成約157.5度的斜面。2)為控制陰極表面電場(chǎng)強(qiáng)度的延伸面。計(jì)算出斜面的長(zhǎng)度、延伸面的長(zhǎng)度和厚度。根據(jù)所需帶狀電子注的寬度，加工和截面一致的展寬結(jié)構(gòu)，展寬結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度就等于所需的帶狀電子注寬度。這樣由展寬結(jié)構(gòu)及兩端的兩個(gè)半圓環(huán)聚焦極就構(gòu)成了應(yīng)用于帶狀電子注聚焦的聚焦極。陰極采用中段為矩形兩端為半圓形，陽(yáng)極采用中段平行，兩端為半圓環(huán)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，中心孔各處截面相同。顯然，展寬結(jié)構(gòu)及兩端的半圓環(huán)聚焦極如果可以一體加工形成聚焦極，也屬于本專(zhuān)利保護(hù)范圍之內(nèi)。

實(shí)施例1：如圖3，聚焦極斜面(角度60°，高5mm)，延伸面(高7mm)，展寬結(jié)構(gòu)長(zhǎng)10mm，相對(duì)應(yīng)的圓柱形聚焦極能夠?qū)崿F(xiàn)0.5mm半徑圓柱形電子注，故而該帶狀電子注能夠?qū)崿F(xiàn)寬度為11mm，厚度為1mm的帶狀電子注。

實(shí)施例2：如圖4，聚焦極斜面(角度50°，高4mm)，延伸面(高6mm)展寬結(jié)構(gòu)長(zhǎng)12mm，相對(duì)應(yīng)的圓柱形聚焦極能夠?qū)崿F(xiàn)0.5mm半徑圓柱形電子注，為了實(shí)現(xiàn)完全矩形面發(fā)射，原有的圓柱形陰極部分由聚焦極代替，故而該帶狀電子注能夠?qū)崿F(xiàn)寬度為12mm，厚度為1mm的帶狀電子注。