一種真空電子器件中用于產生帶狀電子注的陰極的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種真空電子器中用于產生帶狀電子注的陰極，包括寬度和厚度以及前端到后端的長度合適的即合乎真空電子器件設計要求的導體薄片。當施加電壓較高時，導體薄片前端電場強度大，將電子從導通薄片上拉出來，當施加電壓再進一步增加時，導通薄片前端產生等離子體，強電場從等離子體中拉出更大的電流，形成帶狀電子注。當電流較大時，從等離子體中拉出來的電流不僅沿磁力線向前前進，向后流動的電流將會打在該斜面體上，從能量角度來說，向后電流打在該斜面體上電位沒有變化，故而無能量損耗。本實用新型提出的真空電子器中用于產生帶狀電子注的陰極，具有效率高，電流大的特點。同時具有成本低，加工裝配容易的優點。
【專利說明】—種真空電子器件中用于產生帶狀電子注的陰極
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于真空電子器件【技術領域】，更為具體地講，涉及行波管、返波管、返波振蕩器、自由電子激光、奧羅管等真空電子器件中用于產生帶狀電子注的陰極。
【背景技術】
[0002]隨著科技的進步，對真空電子器件的需求趨向于更高的功率和頻率，因此能夠產生大功率，高頻率輸出的帶狀電子注真空電子器件成為了國內外的研究熱點。
[0003]然而，帶狀電子注行波管、返波管、返波振蕩器、自由電子激光、奧羅管等應用帶狀電子注的真空電子器件都面臨一個關鍵問題，即如何產生帶狀電子注。
[0004]國內外各個研究小組提出了多種不同的方法:1)利用絨布爆炸發射，然后采用縫隙陽極，剪切電子注，實現帶狀電子注。2)利用三維軟件直接設計熱陰極二極管，直接發射產生帶狀電子注。但是，這兩種方法都有各自的缺點，絨布爆炸發射然后用陽極剪切將使得二極管發射效率降低。而直接設計的熱陰極二極管發射電流小，工藝裝配困難，成品率低，成本高。
[0005]在2012年04月04日公布的、申請公布號為CN102403179A、名稱為“一種高功率矩形截面帶狀注電子槍的結構”中公布了一種具有一定曲率的矩形柱面結構的陰極，其需要在陰極和陽極之間設置一個方框性結構的聚焦極，聚焦極有在窄、寬兩邊的兩個橫方向，各具有一定傾角的聚焦平面拼接而成。陽極為具有帶錐度中空通道的結構，陽極頭固設與陽極支撐桶內底面中心；矩形柱面陰極周緣與方框形聚焦極底部矩形中空方框配合，陰極和聚焦極位于陽極支撐筒內，聚焦極的兩個對稱面與陽極的兩個對稱面平行且二者的中軸線重合，聚焦極與陽極之間有一定的距離。該電子槍產生帶狀電子注的結構比較復雜，也不便于加工和安裝。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種真空電子器中用于產生帶狀電子注的陰極，以提高發射的效率，增強發射電流，同時，降低結構復雜度，降加工制造成本。
[0007]為實現上述實用新型目的，本實用新型真空電子器中用于產生帶狀電子注的陰極，其特征在于，包括:
[0008]一導體薄片，其寬度和厚度、前端到后端的長度根據具體的真空電子器件的要求確定；前端與陽極相對應；
[0009]一個由導體制成的返流控制斜面體，該斜面體具有兩個斜面，均與導體薄片的后端連接，連接處為返流控制斜面體的前端，一個斜面自連接處向后延伸、向上傾斜，另一個斜面自連接處向后延伸、向下傾斜，斜面傾斜的角度根據實際情況進行調整；返流控制斜面體是實心或空心結構；返流控制斜面體的后端為電源負極連接端。
[0010]本實用新型的目的是這樣實現的:[0011]本實用新型真空電子器中用于產生帶狀電子注的陰極，包括寬度和厚度以及前端到后端的長度合適的即合乎真空電子器件設計要求的導體薄片。當陰陽極施加一定的電壓時，直接應用該導通薄片實現帶狀電子注的發射。當施加電壓較高時，導體薄片前端電場強度大，將電子從導通薄片上拉出來，當施加電壓再進一步增加時，導通薄片前端產生等離子體，強電場從等離子體中拉出更大的電流，形成帶狀電子注。當從導體薄片拉出電流時，預先建立沿導體薄片方向的磁力線，發射電流則沿著磁力線前進。當電流較大時，從等離子體中拉出來的電流不僅沿磁力線向前前進，也有部分電流會沿磁力線向后前進，故而在導體薄片后增加一斜面體，此斜面體為導體，實心或空心均可，向后流動的電流將會打在該斜面體上，從能量角度來說，向后電流打在該斜面體上電位沒有變化，故而無能量損耗。
[0012]與現有的帶狀電子注產生技術相比，本實用新型提出的真空電子器中用于產生帶狀電子注的陰極還具有如下的優點:
[0013]1、高效率
[0014]本實用新型提出的用于產生帶狀電子注的陰極，直接發射帶狀電子注，然后通過縫隙狀陽極。在陰極足夠薄的情況下，帶狀電子注通過率可以高達100%。而前面提到的絨布爆炸發射，然后采用縫隙陽極，剪切電子注，實現帶狀電子注的方式相比，絨布爆炸發射方式由于大部分電子都打在陽極上，使得其只有少量電子通過縫隙陽極，故而該方式效率低。其次，當電流較大時，有部分電子沿磁力線向后流動，此時斜面導體將擋住向后流動的電子，降低的返流的損耗，故而提高了整個陰極的效率。
[0015]2、發射電流大
[0016]本實用新型提出的用于產生帶狀電子注的陰極，直接在強電場情況下拉出電流，當電場強度足夠強時，導體薄片前端將形成等離子體，能夠發射高達百千安的電流。而上述利用三維軟件設計熱陰極二極管，發射帶狀電子注的方式，由于發射電流密度低(〈50A/cm2)，發射面較小，根本無法發射千安級的電流。故而本實用新型提出的用于產生帶狀電子注的陰極，具有發射電流大的優點。
[0017]3、結構簡單、成本低
[0018]本實用新型提出的用于產生帶狀電子注的陰極，由導體薄片和抑制返流的斜面體構成，在實際加工中，導體薄片和斜面體可以一體化加工，具有加工成本低的優勢。
[0019]4、裝配容易
[0020]本實用新型提出的用于產生帶狀電子注的陰極還具有裝配容易的優點。在實際加工和裝配過程中，返流控制斜面體后加工一螺紋或銷作為電源負極連接端，可以直接方便的接入到電源。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型真空電子器中用于產生帶狀電子注的陰極一種【具體實施方式】的結構不意圖；
[0022]圖2是圖1所示真空電子器中用于產生帶狀電子注的陰極和斜面陽極實現帶狀電子注產生的示意圖，其中，(a)所示為用于產生帶狀電子注的陰極與陽極的位置關系圖，(b)為帶狀電子注產生時的仿真示意圖；
[0023]圖3是圖1所示真空電子器中用于產生帶狀電子注的陰極和鑰網陽極實現帶狀電子注產生的示意圖；
[0024]圖4是返波振蕩器中用于產生帶狀電子注的陰極，其中，(a)所示為返波振蕩器中用于產生帶狀電子注的陰極結構圖，(b)所示為實際產生的帶狀電子注的截面圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行描述，以便本領域的技術人員更好地理解本實用新型。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設計的詳細描述也許會淡化本實用新型的主要內容時，這些描述在這里將被忽略。
[0026]圖1是本實用新型真空電子器中用于產生帶狀電子注的陰極一種【具體實施方式】的結構示意圖。
[0027]在本實施例中，如圖1所示，本實用新型真空電子器中用于產生帶狀電子注的陰極包括導體薄片I以及由導體制成的返流控制斜面體2。
[0028]導體薄片I的寬度和厚度、前端101到后端102的長度根據具體的真空電子器件的要求確定；前端101與陽極向對應。
[0029]由導體制成的返流控制斜面體2具有兩個斜面，均與導體薄片I的后端102連接，連接處為返流控制斜面體的前端201,—個斜面自連接處向后延伸、向上傾斜,另一個斜面自連接處向后延伸、向下傾斜，斜面傾斜的角度根據實際情況進行調整；返流控制斜面體2可以是實心的，也可以是空心的；返流控制斜面體的后端202有電源負極連接端。
[0030]在本實施例中，如圖1所示，導體薄片I的前端101斷面為突起的弧線結構，這樣更有利于帶狀電子注的穩定產生。
[0031]圖2是圖1所示真空電子器中用于產生帶狀電子注的陰極和斜面陽極實現帶狀電子注產生的示意圖。
[0032]在本實施例中，圖2(a)所示為用于產生帶狀電子注的陰極與陽極的位置關系圖，其中，導體薄片I的寬為15mm,厚為0.5mm,長為IOmm,返流控制斜面體2的斜面寬為15mm,角度為60°，高為10_，兩者相連接形成用于產生帶狀電子注的陰極。在本實施例中，如圖2(a)所示，陽極3利用帶斜面的縫隙構成。
[0033]圖2(b)為帶狀電子注產生時的仿真示意圖。在陰陽極施加電壓時，導體薄片I前端101拉出帶狀電子注4，進入陽極3內通道。仿真實現電流lkA，流通效率100%。
[0034]在具體實施過程中，設計合適寬度的導體薄片I以及合適斜率的返流控制斜面體2用于控制返流時,斜面體2的兩個斜面向后延伸時，寬度逐步變寬，從而能夠將左右兩端的返流也同時抑制。陰極接電源負極，當陰陽極施加一定電壓時，導體薄片I薄片前端電場集中，增大，從而從導體薄片I前端拉出電子注，被拉出的電子注在磁場中傳輸，有一部分電子注沿磁力線反方向流動，此時設計合適的斜面將擋住該部分返流電子注。
[0035]圖3是圖1所示真空電子器中用于產生帶狀電子注的陰極和鑰網陽極實現帶狀電子注產生的示意圖。
[0036]在本實施例中，如圖3所示，導體薄片I的寬為20mm，厚為0.5mm，長為20臟，返流控制斜面體2的斜面寬為角度45°，高為15mm，寬為30mm，兩者相連接形成用于產生帶狀電子注的陰極。陽極3為縫隙和鑰絲網構成，陰陽極施加電壓時，帶狀電子注發射，透過鑰絲網，進入陽極3內通道。[0037]圖4是返波振蕩器中用于產生帶狀電子注的陰極結構以及實際產生的帶狀電子注的截面圖。
[0038]在本實施例中，圖4(a)所示為返波振蕩器中用于產生帶狀電子注的陰極結構圖。用于產生帶狀電子注的陰極采用不銹鋼一體加工而成，為實體結構。導體薄片I寬為30_，厚為0.5mm，長為20mm，返流控制斜面體2斜面的角度45°，高為10mm，兩者相連接形成陰極，返流控制斜面體2的后端接長IOmm的M6螺紋5，作為電源負極連接端，便于和電源連接。
[0039]圖4(b)所示為實際產生的帶狀電子注的截面圖。在本實施例中，該用于產生帶狀電子注的陰極實現了 160kV,2kA的帶狀電子注,如圖4(b)所示電子注寬30mm、厚Imm,通過陽極內通道效率大于80%。
[0040]從上述具體測試來看，本實用新型提出的真空電子器中用于產生帶狀電子注的陰極，具有效率高，電流大的特點。同時具有成本低，加工裝配容易的優點。
[0041]盡管上面對本實用新型說明性的【具體實施方式】進行了描述，以便于本【技術領域】的技術人員理解本實用新型，但應該清楚，本實用新型不限于【具體實施方式】的范圍，對本【技術領域】的普通技術人員來講，只要各種變化在所附的權利要求限定和確定的本實用新型的精神和范圍內，這些變化是顯而易見的，一切利用本實用新型構思的發明創造均在保護之列。
【權利要求】
1.一種真空電子器中用于產生帶狀電子注的陰極，其特征在于，包括: 一導體薄片，其寬度和厚度、前端到后端的長度根據具體的真空電子器件的要求確定；前端與陽極相對應； 一個由導體制成的返流控制斜面體，該斜面體具有兩個斜面，均與導體薄片的后端連接，連接處為返流控制斜面體的前端，一個斜面自連接處向后延伸、向上傾斜，另一個斜面自連接處向后延伸、向下傾斜，斜面傾斜的角度根據實際情況進行調整；返流控制斜面體可以是實心的，也可以是空心的；返流控制斜面體的后端為電源負極連接端。
2.權利要求1所述的真空電子器中用于產生帶狀電子注的陰極，其特征在于，所述的返流控制斜面體的兩個斜面向后延伸時，寬度逐步變寬，從而能夠將左右兩端的返流也同時抑制。
【文檔編號】H01J23/04GK203733751SQ201420021874
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月14日 優先權日:2014年1月14日
【發明者】王戰亮, 劉帥紅, 宮玉彬, 魏彥玉, 王少萌, 許雄, 馮進軍, 劉振邦 申請人:電子科技大學