[發明專利]一種基于熱電子發射陰極的電子發射裝置

有效

• 申請號: 201711340737.8
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN107910236B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 張明;劉志;李傳;王鵬宇;錢成錦
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01J1/20
• 分類號: H01J1/20;H01J1/22
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;李智

本發明提供了一種基于熱電子發射陰極的電子發射裝置，包括電子發射單元及加熱單元。加熱單元包括加熱組件、絕緣套和絕緣隔熱組件，加熱組件包括多個加熱金屬絲，且在金屬底座上開有多個通孔，金屬底座和絕緣套從內到外嵌套布置，金屬底座和絕緣套之間設有空隙，加熱金屬絲位于空隙內，加熱金屬絲一端與金屬底座連接，另一端穿過通孔形成加熱組件的一個輸出端；絕緣隔熱組件密封空隙，構成加熱空間；電子發射單元包括熱電子發射陰極和熱電子發射陽極，熱電子發射陰極用于接收絕緣套的熱量產生電子，電子在熱電子發射陰極和熱電子發射陽極之間形成的電場作用下發射。在保持內部高真空條件下，該裝置可向周圍大氣環境提供高密度電子。

技術領域

本發明屬于一種電子發射裝置，具體涉及一種基于熱電子發射陰極的電子發射裝置。

背景技術

目前，現有電子發射裝置主要基于電子束輻射、輝光放電、電暈放電、介質阻擋放電、射頻放電、滑動電弧放電和射流放電等幾種原理。其中電子束輻射設備結構復雜，成本高，需要復雜的高壓電源及加速管設備，造成裝置體積龐大，X射線污染嚴重，需要防X射線的安全保護設備；輝光放電受低氣壓的限制，工業應用難以連續化生產且成本高昂；電暈放電和介質阻擋放電裝置對電壓等級要求較高，且電子產生過程中，有較高濃度的臭氧和氮氧化物等副產物生成，此外電暈放電裝置會產生與電子等量的正電荷，造成電荷種類不單一；射頻放電裝置在放電過程中同樣有副產物產生等問題，而滑動電弧和射流放電都是靠擊穿電極中較少的空氣產生電子，作用范圍較小，電荷種類并不單一。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種基于熱電子發射陰極的電子發射裝置，用于產生高密度電子流，克服現有的由于產生的電子的方式比較復雜，導致電子發射裝置結構復雜的技術問題。

本發明提出的一種基于熱電子發射陰極的電子發射裝置，包括：加熱單元和電子發射單元，加熱單元用于產生熱量加熱電子發射單元，電子發射單元用于通過加熱產生并發射電子；

加熱單元包括金屬底座、絕緣套、加熱組件以及絕緣隔熱組件，加熱組件包括多個加熱金屬絲，且在金屬底座上開有多個通孔，其中，金屬底座和絕緣套從內到外嵌套布置，金屬底座和絕緣套之間設有空隙，加熱金屬絲位于空隙內，加熱金屬絲一端與金屬底座連接，另一端穿過通孔形成加熱組件的一個輸出端；

絕緣隔熱組件同金屬底座的開口端和絕緣套的開口端的接觸，用于密封金屬底座和絕緣套之間空隙，構成加熱空間；

絕緣隔熱組件中設有第一導線和第二導線，第一導線一端與金屬底座連接，另一端作為加熱單元的第一電源端，第二導線的一端同加熱組件的所有輸出端連接，另一端作為加熱單元的第二電源端；

加熱組件在通電后產生轟擊電子，絕緣套在轟擊電子的作用下發熱。

優選地，電子發射單元包括：熱電子發射陰極和熱電子發射陽極，其中，熱電子發射陰極和熱電子發射陽極從內到外嵌套布置，熱電子發射陰極和熱電子發射陽極之間設有間隙，熱電子發射陰極附著于絕緣套的外表面，絕緣隔熱組件同熱電子發射陰極的開口端和熱電子發射陽極的開口端的接觸，用于密封熱電子發射陰極和熱電子發射陽極之間空隙，構成發射空間；

絕緣隔熱組件中設有第三導線，第三導線的一端與熱電子發射陰極連接，另一端作為電子發射單元的第一電源端，熱電子發射陽極作為電子發射單元的第二電源端；

熱電子發射陰極用于接收絕緣套的熱量并產生電子，電子在熱電子發射陰極和熱電子發射陽極之間形成的電場加速的作用下，穿透電子發射陽極薄膜，形成發射。

優選地，熱電子發射陽極為氮化硅薄膜。

優選地，通過改變熱電子發射陽極和熱電子發射陰極之間的電壓實現控制電子密度。

優選地，金屬底座開有一個位于頂端的通孔和多個呈中心對稱的通孔。

優選地，金屬底座、絕緣套以及熱電子發射陰極均呈半圓球狀。