專利名稱：一種橢圓形帶狀注電子槍結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及微波技術領域，特別涉及高功率微波元器件，是一種橢圓形帶狀注電
子槍結構。
背景技術：
新型帶狀注速調管在高頻段獲得高功率微波輸出潛力巨大，且具有工作電壓低、 增益和效率高、體積小、重量輕和結構緊湊等特點，有望成為未來高能加速器和對撞機、超 遠程雷達和輕型高功率微波武器所急需的核心器件。帶狀電子注的產生和傳輸是實現帶狀 注速調管的關鍵技術之一。目前帶狀電子注按照其注截面形狀可以劃分為矩形帶狀電子注 和橢圓形帶狀電子注。矩形帶狀電子注主要通過采用矩形柱面陰極和特殊形狀的聚焦電極 來產生，橢圓形帶狀電子注既可以把圓形電子注通過磁場轉換結構來實現，也可以通過圓 形柱面陰極采用跑馬場形狀的聚焦電極結構來實現。
發明內容
本發明的目的是提供一種橢圓形帶狀注電子槍結構，由一個橢圓形柱面陰極、橢
圓形漸變的聚焦電極和陽極頭構成，可產生橢圓形帶狀電子注。 為達到上述目的，本發明的技術解決方案是 —種橢圓形帶狀注電子槍結構，涉及微波技術，包括陰極、陽極頭、聚焦電極和外
殼，其桶狀外殼的內底面中心固設有陽極頭；其陰極為橢圓形柱面結構，聚焦電極為內部空
心橢圓漸變、外部跑道形狀的結構；聚焦電極的背面與一圓管的內部固接，柱面陰極的背面
與橢圓管固接，橢圓管通過一個橢圓到圓的橢圓漸變管與聚焦電極背部圓管內側固接；陰
極和聚焦電極位于桶狀外殼內，聚焦電極與陽極頭相對，兩者中間有一間隙，桶狀外殼開口
的周緣與陰極背圓管的另一端口在同一平面上，陽極頭出口處接漂移管； 陰極、陽極頭、聚焦電極、外殼、橢圓管、橢圓漸變管、圓管和漂移管，共一中軸線，
可產生橢圓形帶狀電子注。 所述的電子槍結構，其所述陰極，其長軸為10mm，短軸為4mm，陰極柱面半徑為 17mm。 所述的電子槍結構，其所述聚焦電極，其橢圓漸變結構中小橢圓短軸長5mm，長軸 長llmm，大橢圓短軸長9. 2mm，長軸長30. 8mm，兩橢圓面間相距2. 9mm，陰極前表面與大橢圓 面的垂直距離是3. 2mm，聚焦電極大橢圓面與陽極頭距離是15. 3mm。
本發明提供了一種新的可以產生橢圓形帶狀電子注的聚焦電極和陰極結構。
圖1是產生橢圓形帶狀電子注的電子槍從中部剖開的立體結構圖； 圖2是電子槍的整體結構圖，其中，圖2A電子槍沿橢圓形柱面陰極長軸剖視圖，圖 2B為電子槍沿橢圓形柱面陰極短軸剖視 圖3是橢圓形柱面陰極結構尺寸圖，其中，圖3A為橢圓形柱面陰極正視圖，圖3B 為橢圓形柱面陰極長軸側視圖，圖3C為橢圓形柱面陰極短軸側視圖； 圖4是橢圓形漸變聚焦電極結構尺寸圖，其中，圖4A為橢圓形漸變聚焦電極正視 圖，圖4B為橢圓形漸變聚焦電極長軸剖視圖，圖4C為橢圓形漸變聚焦電極短軸剖視圖；
圖5是陽極頭結構尺寸圖，其中，圖5A為陽極頭正視圖，圖5B為陽極頭長軸剖視 圖，圖5C為陽極頭短軸剖視圖； 圖6是圖1A結構在80kV電壓時的陰極發射電流密度； 圖7A是位于陰極表面處電子注截面圖； 圖7B是位于z = 10mm處電子注截面圖； 圖7C是位于z = 20mm處電子注截面圖； 圖7D是位于z = 30mm處電子注截面圖； 圖8A是位于XY平面的電場強度分布圖； 圖8B是位于YZ平面的電場強度分布圖。
具體實施例方式
為了幫助更好地理解本發明，下面將參考附圖舉例描述本發明的具體實施方案。
參見圖1 圖5，本發明的一種橢圓形帶狀注電子槍結構，包括陰極1、陽極頭2、聚 焦電極3和外殼4，其桶狀外殼4的內底面中心固設有陽極頭2，陽極頭2中心在底面上有 一孔；其中，陰極1為橢圓形柱面結構，聚焦電極3為內部空心橢圓漸變、外部跑道形狀的結 構；聚焦電極3的背面與一圓管6的內部固接，柱面陰極1的背面與橢圓管5固接，橢圓管 5通過一個橢圓到圓的橢圓漸變管7與聚焦電極3背部圓管6內側固接。陰極1和聚焦電 極3位于桶狀外殼4內，聚焦電極3與陽極頭2相對，兩者中間有一間隙；桶狀外殼4開口 的周緣與陰極背圓管6的另一端口在同一平面上，陽極頭2出口處接漂移管8 ;陰極1、陽極 頭2、聚焦電極3、外殼4、橢圓管5、橢圓漸變管7，圓管6和漂移管8，共一中軸線，可產生橢 圓形帶狀電子注。 本發明用于W波段帶狀注速調管中，電子槍的參數為工作電壓80kV，工作電流4A， 電子注截面為10X0. 4mm。為了獲得上述截面尺寸的電子注，設計了如圖1所示的陰極1、 聚焦電極3和陽極頭2結構。圖2A和圖2B中給出了桶狀外殼4的結構尺寸，陰極1前 表面與聚焦電極3大橢圓面的垂直距離是3. 2mm，聚焦電極3大橢圓面與陽極頭2的距離 是15. 3mm。陰極1橢圓長軸為10mm，短軸為4mm，陰極1柱面半徑為17mm(參見圖3)。從 圖4可以看出，聚焦電極3橢圓漸變結構中小橢圓短軸長5mm，長軸長llmm，大橢圓短軸長 9.2mm，長軸長30.8mm，兩橢圓面間相距2.9mm。圖5給出了復雜的陽極頭的結構尺寸。當 電子槍加載80kV的電壓時，陰極1的發射電流密度較為均勻，陰極1發射電流密度主要位 于11A/cm2到14A/cm2之間(參見圖6)，只有部分邊緣電子顯示具有較高的發射電流密度。 電子注從陰極1表面到注腰位置處的截面如圖7A 7D所示，其中，圖7A是位于陰極表面 處電子注截面圖，圖7B是位于z = 10mm處電子注截面圖，圖7C是位于z = 20mm處電子注 截面圖，圖7D是位于z = 30mm處電子注截面圖。Z為電子注截面到陰極1表面的距離，由 此獲得了約10X0. 4mm截面的橢圓形帶狀電子注。通過這幾個圖顯示電子注由陰極到注腰 位置的中間過程，表示電子注一直保持良好的層流性。圖8A和圖8B給出了電場強度分布，圖中顯示最大電場出現在聚焦電極3跑道形狀的半圓部分，最大電場達到21. 5MV/m，關鍵 的陰、陽極間的最大電場為12MV/m，這在實際應用中都是可以接受的數值。
權利要求
一種橢圓形帶狀注電子槍結構，涉及微波技術，其特征在于包括陰極、陽極頭、聚焦電極和外殼，其桶狀外殼的內底面中心固設有陽極頭；其陰極為橢圓形柱面結構，聚焦電極為內部空心橢圓漸變、外部跑道形狀的結構；聚焦電極的背面與一圓管的內部固接，柱面陰極的背面與橢圓管固接，橢圓管通過一個橢圓到圓的橢圓漸變管與聚焦電極背部圓管內側固接；陰極和聚焦電極位于桶狀外殼內，聚焦電極與陽極頭相對，兩者中間有一間隙，桶狀外殼開口的周緣與陰極背圓管的另一端口在同一平面上，陽極頭出口處接漂移管；陰極、陽極頭、聚焦電極、外殼、橢圓管、橢圓漸變管，圓管和漂移管，共一中軸線，可產生橢圓形帶狀電子注。
2. 如權利要求l所述的電子槍結構，其特征在于，所述陰極，其長軸為10mm，短軸為 4mm，陰極柱面半徑為17mm。
3. 如權利要求1所述的電子槍結構，其特征在于，所述聚焦電極，其橢圓漸變結構中小 橢圓短軸長5mm，長軸長llmm，大橢圓短軸長9. 2mm，長軸長30. 8mm，兩橢圓面間相距2. 9mm， 陰極前表面與大橢圓面的垂直距離是3. 2mm，聚焦電極大橢圓面與陽極頭距離是15. 3mm。
全文摘要
本發明一種橢圓形帶狀注電子槍結構，涉及微波技術，包括陰極、陽極頭、聚焦電極和外殼，其桶狀外殼的內底面中心固設有陽極頭；其陰極為橢圓形柱面結構，聚焦電極為內部空心橢圓漸變、外部跑道形狀的結構；聚焦電極的背面與一圓管的內部固接，柱面陰極的背面與橢圓管固接，橢圓管通過一個橢圓到圓的漸變管狀結構與聚焦電極背部空管內側固接。陰極和聚焦電極位于桶狀外殼內，聚焦電極與陽極頭相對，兩者中間有一間隙，桶狀外殼開口的周緣與陰極背圓管的另一端口在同一平面上；陰極、陽極頭、聚焦電極、外殼、橢圓管、橢圓漸變管和圓管，共一中軸線，可產生橢圓形帶狀電子注。本發明提供了一種新的可以產生橢圓形帶狀電子注的聚焦電極和陰極結構。
文檔編號H01J23/06GK101728182SQ20081022490
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月24日 優先權日2008年10月24日
發明者王勇, 王樹忠, 阮存軍 申請人:中國科學院電子學研究所