[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

本發明涉及等離子體放電領域的一種產生電子束的方法，空心陰極通入氫氣或氬氣；電子槍通入氮氣；空心陰極氣壓達到特定值時，在陽極盤與空心陰極之間施加電壓，空心陰極上施加負壓，從?2kV逐漸增加到?55kV，使得陽極盤與空心陰極之間產生擊穿；并在空心陰極和浮地陽極之間產生連續的擊穿，從而產生更多放電電子；調整觸發模塊與發射管外側出口距離，以達到特定的觸發擊穿條件，在觸發模塊的指形觸點電極與金屬電極盤之間施加電勢差為0到?3kV時，觸發模塊也發射出初始電子；漂移區域施加高電場，所述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，與中性氣體原子碰撞；調節漂移區域內中性氣體氣壓，使電子束達到不同聚焦效果。

技術領域

本發明涉及等離子體放電技術領域，特別是一種能夠有效控制偽火花放電過程中空心陰極的電子束能量和束流、通過改變擊穿機制和放電操作條件，使得電子束的能量及束流更容易控制，裝置壽命更長的一種產生電子束的方法。

背景技術

偽火花放電是一種低壓氣體放電現象，通過控制放電室內電離氣體的工作氣壓和外加電壓，達到巴申曲線的放電條件，能在極短的時間內完成真空擊穿，在放電室的陰陽兩極同時引出高功率密度的離子束和電子束。偽火花放電產生的強流脈沖電子束在脈沖電子束物理、材料表面改性等領域有廣泛的應用前景。對這種高壓放電的有效初始電離及其控制是技術研究和應用上的難點，為了降低初始電離的難度，使其電離過程在一定范圍內精確可控，通常使用觸發器。目前常用的電觸發機制的觸發過程是，位于陰極腔內的觸發電極在高觸發電壓下發生放電擊穿，由于絕緣層材料蒸發和氣體分解，在觸發電極附近及陰極腔內初步形成電子束。在主電場的作用下，電子束迅速移動使主放電裝置內的電離化碰撞頻率顯著增加，從而極大的提高主放電區的放電電流和電子束密度等輸出特性的強度和幅值，現有技術的缺陷，一是，基于偽火花放電的等離子陰極電子槍中，電子束在空心陰極電離過程下的能量和束流是較難控制的；二是，一般的空心陰極中，熱電子發射材料位于一個導電的空心圓柱管又稱為陰極管，加熱器位于陰極管的的外側，陰極管包裹在另一個導電的圓柱管(陰極罩)內，陰極罩用于保護陰極管以及加熱器。加熱器通常由加熱絲繞成螺旋線構型，在現有的技術方案中，加熱絲在末端沒有良好的導熱性，導致了工作過程中出現局部過熱的情況，減少了加熱器的使用壽命，所述一種產生電子束的方法能解決問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明為一種基于偽火花放電的等離子體陰極電子槍，其具有多個電極間隙，有效產生兩個電離過程的電子束，即空心陰極電離過程以及后續的傳導電離過程；空心陰極相的電子束的能量和束流密度通過不同的擊穿方法來控制。

本發明所采用的技術方案是：

所述一種產生電子束的方法，裝置包括空心陰極、觸發模塊、絕緣片、浮地陽極、陽極盤、連接件、氣管、儲氣罐、漂移區域、束流探測器、電流饋通、示波器、放電電源、脈沖電源及電纜，所述空心陰極包括石墨陰極管、不銹鋼基座、鋁內套、陶瓷加熱管、發射管、石墨套筒、鎢彈簧、鋁外套、陶瓷陰極管座、石墨同軸加熱管、陶瓷輻射屏底座、鉭制內輻射屏、鉭制外輻射屏、石墨陰極罩、不銹鋼氣體入口、錸制加熱絲和支撐桿，不銹鋼氣體入口位于石墨陰極管與不銹鋼基座連接的一端，所述不銹鋼氣體入口、鎢彈簧、石墨套筒、發射管依次對接地位于所述石墨陰極管內，陶瓷陰極管座、石墨同軸加熱管、陶瓷加熱管依次對接并套于石墨陰極管外圍，支撐桿依次穿過不銹鋼氣體入口、鎢彈簧、石墨套筒，所述空心陰極、浮地陽極、陽極盤、連接件、漂移區域、束流探測器、電流饋通依次排列連接，所述儲氣罐通過連接件和氣管連接于所述漂移區域，所述觸發模塊、脈沖電源、放電電源、示波器依次電纜連接，所述空心陰極與放電電源電纜連接，所述束流探測器通過電流饋通和電纜連接到所述示波器以能夠分析束流，石墨陰極管內徑4毫米、外徑6毫米、長度48毫米且開口直徑2毫米，發射管外徑4毫米且長度10毫米，石墨陰極罩外徑16毫米且長度52毫米，使用直徑0.25毫米的錸制加熱絲能夠對陰極進行加熱，石墨同軸加熱管與石墨陰極管間具有鋁內套，陶瓷陰極管座外圍具有陶瓷輻射屏底座，陶瓷輻射屏底座的內側和外側表面分別與鉭制內輻射屏和鉭制外輻射屏連接，石墨陰極罩罩于陶瓷輻射屏底座外圍、且連接不銹鋼基座，石墨同軸加熱管能夠通過貫穿陶瓷陰極管座的高壓電極連接外部電源；