[發(fā)明專利]產(chǎn)生高重頻頻率脈沖電子束的熱陰極電子槍及其使用方法

有效

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• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112349567B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙全堂
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: H01J29/48
• 分類號: H01J29/48;H01J29/52;H01J29/98
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 王胥慧

本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生高重頻頻率脈沖電子束的熱陰極電子槍及其使用方法，其特征在于，包括RF微波電源、RF匹配網(wǎng)絡(luò)、柵極、熱陰極、皮爾斯電極和陽極；RF微波電源通過RF匹配網(wǎng)絡(luò)連接柵極的一側(cè)，柵極內(nèi)設(shè)置有熱陰極，柵極的另一側(cè)設(shè)置有皮爾斯電極，柵極、熱陰極和陽極的中心位于同一軸線；RF微波電源用于將微波電壓通過RF匹配網(wǎng)絡(luò)加載到柵極上；熱陰極用于產(chǎn)生電子；陽極用于引出電子束；柵極用于根據(jù)微波電壓與加載在柵極上的偏置電壓之間的關(guān)系開關(guān)電子束的引出，以形成重復(fù)頻率與微波電壓一致的脈沖電子束；皮爾斯電極用于對脈沖電子束進行橫向聚焦，本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于電子加速器工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種產(chǎn)生高重頻頻率脈沖電子束的熱陰極電子槍及其使用方法，屬于電子加速器工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

常用的產(chǎn)生高重頻頻率脈沖電子束的包括基于熱陰極4的高壓型電子槍，通過額外附加的預(yù)聚束器和斬束器，將這種電子槍結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的直流電子束變成脈沖電子束，通常，預(yù)聚束器和斬束器由射頻腔體實現(xiàn)，因此脈沖電子束的重復(fù)頻率由RF(射頻)腔體決定，通常頻率是固定的，因此脈沖束重復(fù)頻率也是固定的。另外，常用的產(chǎn)生高重復(fù)頻率脈沖電子束的還包括基于光陰極的電子槍，脈沖電子束的重復(fù)頻率由激光器的重復(fù)頻率決定，通常也是不可調(diào)的。

然而，上述兩種電子槍在電子加速器工業(yè)應(yīng)用及相關(guān)脈沖時間間隔可調(diào)的應(yīng)用方面均存在一定的缺陷，基于熱陰極的高壓型電子槍結(jié)構(gòu)復(fù)雜、系統(tǒng)龐大、效率較低、造價昂貴，且脈沖束重復(fù)頻率固定。基于光陰極的電子槍需要高重復(fù)頻率的激光器和量子效率及壽命較好的光陰極，通常系統(tǒng)復(fù)雜、造價昂貴，且維護運行條件苛刻。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、效率高且成本低的產(chǎn)生高重頻頻率脈沖電子束的熱陰極電子槍及其使用方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種產(chǎn)生高重頻頻率脈沖電子束的熱陰極電子槍，包括RF微波電源、RF匹配網(wǎng)絡(luò)、柵極、熱陰極、皮爾斯電極和陽極；

所述RF微波電源通過所述RF匹配網(wǎng)絡(luò)連接所述柵極的一側(cè)，所述柵極內(nèi)設(shè)置有所述熱陰極，所述柵極的另一側(cè)設(shè)置有所述皮爾斯電極，所述柵極、熱陰極和陽極的中心位于同一軸線；

所述RF微波電源用于將微波電壓通過所述RF匹配網(wǎng)絡(luò)加載到所述柵極上；

所述熱陰極用于產(chǎn)生電子；

所述陽極用于引出電子束；

所述柵極用于根據(jù)微波電壓與加載在所述柵極上的偏置電壓之間的關(guān)系，開關(guān)電子束的引出，以形成重復(fù)頻率與微波電壓一致的脈沖電子束；

所述皮爾斯電極用于對脈沖電子束進行橫向聚焦。

進一步地，所述陽極為直流高壓型電子槍的陽極。

一種產(chǎn)生高重頻頻率脈沖電子束的熱陰極電子槍，包括RF微波電源、RF匹配網(wǎng)絡(luò)、柵極、熱陰極和RF腔體；

所述RF微波電源通過所述RF匹配網(wǎng)絡(luò)連接所述柵極的一側(cè)，所述柵極內(nèi)設(shè)置有所述熱陰極，所述柵極、熱陰極和RF腔體的中心位于同一軸線；

所述RF微波電源用于將微波電壓通過所述RF匹配網(wǎng)絡(luò)加載到所述柵極上；

所述熱陰極用于產(chǎn)生電子；

所述柵極用于根據(jù)微波電壓與加載在所述柵極上的偏置電壓之間的關(guān)系，開關(guān)電子束的引出，以形成重復(fù)頻率與微波電壓一致的脈沖電子束；

位于所述柵極側(cè)的所述RF腔體一端為陽極，所述RF腔體用于引出并加速脈沖電子束。

進一步地，所述柵極為橫向U型結(jié)構(gòu)。

一種產(chǎn)生高重頻頻率脈沖電子束的熱陰極電子槍的使用方法，包括以下內(nèi)容：