[發明專利]一種產生電子束的方法

有效

• 申請號: 201710814676.8
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107633986B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 潘天娟;索奕雙;郭強;請求不公布姓名
• 申請（專利權）人: 金華職業技術學院
• 主分類號: H01J3/02
• 分類號: H01J3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種產生電子束的方法，裝置包括空心陰極(1)、觸發模塊(2)、絕緣片(3)、浮地陽極(4)、陽極盤(5)、連接件(6)、氣管(7)、儲氣罐(8)、漂移區域(9)、束流探測器(10)、電流饋通(11)、示波器(12)、放電電源(13)、脈沖電源(14)及電纜，所述空心陰極(1)包括石墨陰極管(1-1)、不銹鋼基座(1-2)、鋁內套(1-3)、陶瓷加熱管(1-4)、發射管(1-5)、石墨套筒(1-6)、鎢彈簧(1-7)、鋁外套(1-8)、陶瓷陰極管座(1-9)、石墨同軸加熱管(1-10)、陶瓷輻射屏底座(1-11)、鉭制內輻射屏(1-12)、鉭制外輻射屏(1-13)、石墨陰極罩(1-14)、不銹鋼氣體入口(1-15)、錸制加熱絲(1-16)和支撐桿(1-17)，不銹鋼氣體入口(1-15)位于石墨陰極管(1-1)與不銹鋼基座(1-2)連接的一端，所述不銹鋼氣體入口(1-15)、鎢彈簧(1-7)、石墨套筒(1-6)、發射管(1-5)依次對接地位于所述石墨陰極管(1-1)內，陶瓷陰極管座(1-9)、石墨同軸加熱管(1-10)、陶瓷加熱管(1-4)依次對接并套于石墨陰極管(1-1)外圍，支撐桿(1-17)依次穿過不銹鋼氣體入口(1-15)、鎢彈簧(1-7)、石墨套筒(1-6)，所述空心陰極(1)、浮地陽極(4)、陽極盤(5)、連接件(6)、漂移區域(9)、束流探測器(10)、電流饋通(11)依次排列連接，所述儲氣罐(8)通過連接件(6)和氣管(7)連接于所述漂移區域(9)，所述觸發模塊(2)、脈沖電源(14)、放電電源(13)、示波器(12)依次電纜連接，所述空心陰極(1)與放電電源(13)電纜連接，所述束流探測器(10)通過電流饋通(11)和電纜連接到所述示波器(12)以能夠分析束流，石墨陰極管(1-1)內徑4毫米、外徑6毫米、長度48毫米且開口直徑2毫米，發射管(1-5)外徑4毫米且長度10毫米，石墨陰極罩(1-14)外徑16毫米且長度52毫米，使用直徑0.25毫米的錸制加熱絲(1-16)能夠對陰極進行加熱，石墨同軸加熱管(1-10)與石墨陰極管(1-1)間具有鋁內套(1-3)，陶瓷陰極管座(1-9)外圍具有陶瓷輻射屏底座(1-11)，陶瓷輻射屏底座(1-11)的內側和外側表面分別與鉭制內輻射屏(1-12)和鉭制外輻射屏(1-13)連接，石墨陰極罩(1-14)罩于陶瓷輻射屏底座(1-11)外圍、且連接不銹鋼基座(1-2)，石墨同軸加熱管(1-10)能夠通過貫穿陶瓷陰極管座(1-9)的高壓電極連接外部電源；支撐桿(1-17)中空且其內能穿過電纜，觸發模塊(2)連接于支撐桿(1-17)前端，支撐桿能沿空心陰極軸線方向前后移動，從而使得觸發模塊(2)能夠懸在發射管內移動，以便能夠調節觸發模塊(2)的位置；發射管(1-5)材料六硼化鈰，觸發模塊(2)包括電介質盤、指形觸點電極和金屬電極盤，所述電介質盤位于指形觸點電極和金屬電極盤之間，電介質盤材料是以鈦酸鋇為主體的介電材料，其中電介質盤與指形觸點電極導通，金屬電極盤支撐電介質盤并導通，通過在指形觸點電極和金屬電極盤之間施加3kV-6kV電勢來產生電子；所述浮地陽極(4)和陽極盤(5)均具有中心孔，浮地陽極(4)為兩個間隔的環形電極，兩個間隔的環形電極的中心孔大小均一致且間距4毫米，相鄰的所述浮地陽極(4)、兩個間隔的環形電極以及陽極盤(5)之間具有絕緣片(3)，各浮地陽極(4)之間的距離相等，以使得擊穿過程中電勢分布是相似的；陶瓷加熱管(1-4)外表面上具有螺旋形凹槽，所述凹槽繞有錸制加熱絲(1-16)，石墨同軸加熱管(1-10)與陶瓷加熱管(1-4)對接的一段的外表面也具有所述螺旋形凹槽，陶瓷加熱管(1-4)外表面的所述錸制加熱絲(1-16)能夠延續繞到石墨同軸加熱管(1-10)的該段所述凹槽上，錸制加熱絲(1-16)的一端插入石墨陰極管(1-1)上的一個凹坑與陶瓷加熱管(1-4)之間，鋁外套(1-8)底部具有狹縫、且當緊密地套在陶瓷加熱管(1-4)以及部分石墨同軸加熱管(1-10)外圍時，能夠保持錸制加熱絲(1-16)嵌入所述螺旋形凹槽，錸制加熱絲(1-16)另一端插入鋁外套(1-8)上的狹縫，并使得錸制加熱絲(1-16)完全包裹于鋁外套(1-8)內、且錸制加熱絲(1-16)上無焊接點，完全是靠陶瓷加熱管(1-4)及石墨同軸加熱管(1-10)上的螺旋形凹槽和鋁外套(1-8)的內壁之間的相互擠壓來實現電接觸的，使得加熱端具有較低的電阻，能夠使得大部分電流產生的能量分布在發射管(1-5)所在的區域；加熱電流的傳導路徑依次是：高壓電極、石墨同軸加熱管(1-10)、錸制加熱絲(1-16)、石墨陰極管(1-1)、不銹鋼基座(1-2)，

其特征是：所述一種產生電子束的方法步驟為：

一.通過不銹鋼氣體入口(1-15)向空心陰極(1)通入氫氣或氬氣；

二.打開儲氣罐(8)，向電子槍內通入氮氣；

三.當空心陰極(1)內氣壓達到特定值時，錸制加熱絲(1-16)通電流，在陽極盤(5)與空心陰極(1)之間施加電壓，陽極保持接地，同時空心陰極(1)上施加負壓，從-2kV逐漸增加到-55kV，使得陽極盤(5)與空心陰極(1)之間產生擊穿；

四.浮地陽極(4)造成了擊穿的延遲，使得在空心陰極(1)和浮地陽極(4)之間產生連續的擊穿，此時空心陰極(1)內的電場穿透能夠顯著增加，從而產生更多放電電子；

五.通過支撐桿(1-17)調整觸發模塊(2)位置，即調節觸發模塊(2)的表面與發射管(1-5)外側出口的距離，以達到特定的觸發擊穿條件，在觸發模塊(2)的指形觸點電極與金屬電極盤之間施加電勢，電勢差為0到-3kV時，所述觸發模塊(2)也發射出初始電子；

六.在漂移區域(9)施加電壓范圍3kV-5kV的軸向電場，前級所述的初始電子與步驟四中產生的放電電子一起加速并進入漂移區域(9)，與漂移區域(9)的中性氣體原子碰撞；

七.調節漂移區域(9)內中性氣體的氣壓，使電子束達到不同的聚焦效果；

八.通過束流探測器(10)、示波器(12)，能夠分析束流。

2.如權利要求1所述的一種產生電子束的方法，其特征是：電介質盤材料還包括鈦酸鈣、鈦酸鍶或鈦酸鉛。