[發明專利]一種發射電流可控的小型化非放射性電子源

有效

• 申請號: 201710263346.4
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN107026064B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 趙永建;張向平;傅晶晶
• 申請（專利權）人: 金華職業技術學院
• 主分類號: H01J37/06
• 分類號: H01J37/06;H01J37/075;H01J37/073
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及真空電子技術領域，一種發射電流可控的小型化非放射性電子源，主要包括加速電壓源、電流表、抽取電壓源、燈絲加熱電流源、燈絲、抽取柵格、加速電極、氮化硅膜、真空腔，抽取柵格位于真空腔內的燈絲前面1毫米處，真空腔另一端為加速電極，氮化硅膜貼附于真空腔外的加速電極的中心開口處，加速電壓源使得從燈絲發射出的電子加速并獲得動能，調節抽取電壓源能夠控制真空腔內部電子束的聚焦或散焦，抽取柵格至加速電極之間為加速區域且長度5毫米，燈絲工作時電流0至300mA，在燈絲和抽取柵格之間的電子抽取電場獨立于加速電場，使得可以調節燈絲的電流和抽取電場來控制電子發射，氮化硅膜為1×1平方毫米且厚度250納米。

技術領域

本發明涉及真空電子技術領域，尤其是一種設計簡單工作有效的一種發射電流可控的小型化非放射性電子源。

背景技術

現有常用的放射性的β衰變電子源的缺點是：不能改變離子化參數，比如離子化時間、電子動能、電子電流、密度等，而且在許多應用中，放射性源的使用是不被允許的，特別是在電子聚焦方面，現有的非放射性電子源的缺點是：結構復雜，電子聚焦系統體積過大，包括一個靜電透鏡系統和一個磁性電子束引導裝置，且兩者都需要相當大的真空腔，另外，靜電透鏡系統工作在高電勢下，需要復雜的電子設備。另外，現有的一些非放射性電子源不能達到與放射性電子源相同性能，特別是發射出的電子的動能較小。所述一種發射電流可控的小型化非放射性電子源能解決這一問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明使用在真空環境中熱電子發射的方法來產生自由電子，即一個熱電子發射器加熱后產生受激電子，然后施加一個外電場為電子提供額外的能量使得電子最終克服功函數，電子離開固體表面發射出來；在真空下通過對鎢燈絲通可控的電流來使其發熱并產生自由電子，電子經過加速后穿過氮化硅膜從真空環境進入大氣環境；發射的電子電流和電子的平均動能都是可控的。

本發明所采用的技術方案是：

所述一種發射電流可控的小型化非放射性電子源包括加速電壓源、電子發射電流、電流表、抽取電壓源、燈絲加熱電流源、抽取柵格電流、燈絲、抽取柵格、加速電極、氮化硅膜、大氣環境中的電子電流、真空腔，電子源在脈沖模式下工作，所述燈絲位于真空腔內一端，真空腔另一端為所述加速電極，所述加速電極中心部分有開口，所述氮化硅膜覆蓋并緊密貼合于真空腔外的所述加速電極的中心開口處，空氣不會通過所述氮化硅膜，不會影響所述真空腔內真空環境，所述加速電壓源使得所述燈絲和所述加速電極之間產生電勢差，使得從所述燈絲發射出的電子加速并獲得一定的動能，所述抽取電壓源使得所述燈絲和所述抽取柵格之間產生電勢差，通過調節所述抽取電壓源的輸出電壓可以控制真空腔內部的電子束的聚焦或散焦，抽取柵格電流由電子碰撞所述抽取柵格而產生，大氣環境中的電子電流取決于所述電子發射電流穿過所述氮化硅膜的比例，所述抽取柵格位于真空腔內的所述燈絲前面1毫米處，所述抽取柵格至所述加速電極之間為加速區域、且加速區域長度為5毫米，所述燈絲是浮地的，工作時電流0至300mA，在所述燈絲和所述抽取柵格之間的電子抽取電場獨立于加速電場，使得可以通過調節所述燈絲的電流和抽取電場來控制電子發射，所述氮化硅膜為1×1平方毫米、且厚度250納米，只有動能大于7keV的電子可以穿過所述氮化硅膜。

控制電子源發射出的電子電流即外部電流的原理和方法：所述的電子源可以提供可控電子能量和電子電流的電子發射，鎢材料的燈絲位于真空腔內，通電加熱后產生發射電子。

通過給抽取柵格加不同的電壓，產生的作用：一是通過改變燈絲表面的場強來控制由燈絲發射出的電子的數量；二是通過改變電子源內部的電場形狀來控制電子源內部的電子束流方向，使一部分或全部的電子最終被所述加速電極阻擋而不會通過所述氮化硅膜進入大氣環境。

本發明的有益效果是：