[发明专利]一种用于强流电子注分析仪的可移动极间距电子枪系统

说明书

技术领域

本发明属于微波真空器件电子光学结构的分析和测量技术领域，具体涉及一种用于微波真空器件电子光学结构的分析的实验仪器，特别是一种用于强流电子注分析仪的可移动极间距电子枪系统。

背景技术

微波器件是指工作在微波波段(300～30000兆赫)的器件。微波器件按其功能原理、所用材料和工艺的不同分为微波电真空器件、微波半导体器件、微波集成电路和微波功率模块。微波电真空器件包括速调管、行波管、磁控管、返波管、回旋客、虚阴极振荡器等，其利用电子在真空中运动及与外围电路相互作用产生振荡、放大、混频等各种功能。强流电子注电子光学分析仪对于微波电真空器件的设计具有重要意义，而该分析仪的电子枪系统是其重要组成部分。

图1是传统的用于微波电真空器件的强流电子注电子光学分析仪的部分结构图。由图1可见，所述强流电子流电子光学分析仪包括电子枪系统1，电子枪系统1用于产生强流电子注，并入射到电子漂移管2。并且电子枪系统1和电子漂移管2均为纵向竖立设置，电子漂移管2安装在电子枪系统1的上方，电子枪系统1向上部发射强流电子注。

如图2所示，电子枪系统1包括电子枪、主真空腔体、抽真空系统、外接口、高压馈电头、热子、陶瓷环件、阴极热子引线等。电子枪包括栅极、阴极、阳极，陶瓷环件将阴极、热子、栅极固定在主真空室的底部，并使之与主真空室的室壁绝缘。阴极热子引线由主真空腔体底部的高压馈电头引出主真空腔体，栅极和阴极是同电位的结构。高压馈电头仅能耐压10kV左右；阳极头组件是安置于主真空腔体顶部的另一个大法兰盘上。阴极至阳极距离，栅极至阴极距离都是固定的，由阴极、栅极的过渡支撑环件的长度所决定的。

传统的电子枪系统的缺点在于：

其一，要改变任何一个电极的极间距离都必须在热测状态下停止实验等待重新装配适合长度的过渡部件。这一过程要长达三天以上，而要完成优化电子枪系统电子光学性能的测试需要投入大量时间，人力、物力；

其二，它不能作为部件接入大型的强流电子注电子光学分析仪，直接在它的上面再组装大型电磁聚焦系统和电子注能散分析系统就很难实现了，以致长期以来的强流电子注电子光学分析仪对电子注在电磁聚焦情况下的电子注传输性能、能散的分析都没有进行；

其三，由于原来电子注分析仪只能在调制器高压10kV以下的条件下使用，而新型大型功率微波真空器件的发展都向高电压、高功率方向发展，这样老的分析器就不能模拟20-100kV左右电子注具有明显相对论效应的状态，其模拟的真实性就大打折扣，就严重影响电子光学结构(包括电子枪系统)设计可靠性和微波真空器件的品质。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是弥补传统的使用纵向竖立固定电子枪系统的强流电子注电子光学分析仪的上述三个缺陷，即：改变电极间距困难，耗时费力；不能如作为部件接入大型的强流电子注电子光沉分析仪；不能对20～100kV的强流电子注进行模拟。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提出一种用于强流电子注分析仪的电子枪系统，包括一个主真空腔体和位于该主真空腔体内的电子枪，所述主真空腔体横向水平安置，并在水平方向上包括一个前端和一个后端，所述电子枪产生的强流电子注从所述主真空腔体的所述后端向所述前端发射。

根据本发明的一个具体实施方式，所述电子枪系统还包括一个同心轴组件，其从所述主真空腔体的后端水平插入，并且，其一端位于所述主真空腔体内，另一端延伸于所述主真空腔体外。

所述电子枪包括一个阳极、一个阴极和一个栅极，且所述阴极和所述栅极安装在所述同心轴组件上。

根据本发明的一个具体实施方式，所述阳极通过一个阳极固定装置固定于所述主真空腔体的前端。

根据本发明的一个具体实施方式，所述同心轴组件能使所述阴极和所述栅极分别沿同心轴组件的轴向进行运动和定位。

根据本发明的一个具体实施方式，所述主真空腔体包括一个观察窗，其用于观察和测量所述阴极和栅极的距离。

根据本发明的一个具体实施方式，所述同心轴组件包括阴极内同心轴和栅极外同心轴，所述阴极内同心轴和所述栅极外同心轴内外相套。

根据本发明的一个具体实施方式，所述阴极内同心轴位于主真空腔体内的一端，用于安置所述阴极；所述栅极外同心轴位于主真空腔体内的一端，用于安置所述栅极。

根据本发明的一个具体实施方式，所述阴极通过一个阴极陶瓷环固定于阴极内同心轴，所述栅极通过一个栅极陶瓷环固定在栅极外同心轴。