[发明专利]一种利用微波调制的冷阴极电子枪

说明书

技术领域

本发明涉及一种可集成电真空辐射源器件配套用电子枪，特别是一种可调节馈入微波频率以产生不同调制频率电子注的冷阴极电子枪。

背景技术

微波电真空辐射源器件作为雷达、电子对抗、空间通讯等军事电子系统不可缺少的核心器件一直受到广泛重视。在上述电真空辐射源器件中电子枪部件则占有举足轻重的地位，传统电真空辐射源器件中电子枪一般采用热发射阴极系统，经过几十年的发展，热发射阴极工艺已非常成熟，被广泛应用于各类电真空辐射源器件中，但热发射阴极存在以下显著缺点：结构复杂，成本高，阴极系统由多种金属和陶瓷部件构成，由于热阴极工作在上千度的高温环境，阴极中加热用的灯丝容易断裂或短路，导致器件损坏；另一方面由于工作时需要较长时间加热，不但增加了系统的复杂性，降低了系统效率；此外由于热阴极结构复杂，阴极温度高也是电真空辐射源器件难以集成的主要原因之一。

微型电真空辐射源器件有望解决上述器件存在的问题，相比热阴极电真空器件它具有体积小、可集成等特点，在微型电真空辐射源器件中首先需要采用场发射冷阴极来解决自由电子源的产生，场致发射是在金属或导体等表面施加高强度的电场、通过隧道效应使电子进入真空中形成电子注，从而可除去热阴极系统所必不可少的加热组件，大幅度简化了阴极结构；与热电子发射相比，场发射冷阴极具有功耗低、可集成、尺寸小、响应速度快等一系列优点，因此它是微型电真空辐射源器件的理想电子发射源。

目前场发射冷阴极可集成微型电真空辐射源器件的发展仍受到限制。主要原因是在可集成微型电真空器件中，由于器件尺寸小，导致注波互作用的空间也大大减小。因此研究在小尺寸空间中有效的注波互作用就成为发展可集成微型电真空辐射源器件的关键所在。在传统电真空辐射源器件的研究中发现利用预调制的电子注与谐振腔中高频场发生互作用将可以大大缩小其互作用空间，因此在微型电真空辐射源器件的微小空间内实现对场致发生冷阴极电子注进行预调制就至关重要。在公告号为CN1379433A）的专利文件中公开了《一种冷阴极电子枪》，该电子枪在其底座a上的冷阴架（下电极）b上固定了一个圆形金属片冷阴极，冷阴极上方设有一个网状栅极d及其支架（上电极）c，网状栅极上方设有一个圆孔状的聚焦极f及其支架e，聚焦极f的正上方还设有一网状屏蔽极h，该网状屏蔽极h通过其支架g固定在底座a上，各电极引出线i从底座a的下部引出。该电子枪利用网状栅极d形成电子注后，通过聚焦极f汇聚电子注；但该电子枪只能通过电极高压变化对冷阴极发射的电子注进行频率调制，由于其调谐频率（10³Hz）远远低于微波频率（10⁹Hz）。因而此类冷阴极电子枪不适用于可集成微型电真空辐射源器件，只能用于诸如冷阴极电光源、像素管（显示器）等其电子注频率远低于微波频率的器件。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术存在的缺陷，研究设计一种利用微波调制的冷阴极电子枪，该电子枪可按要求馈入不同频率的微波来调制冷阴极发射电流，以产生不同调制频率及强度的电子注，且具有注波互作用腔的空间小、功耗低、可集成、尺寸小、响应速度快，可为微型电真空器件提供电子注源，有效扩大应用范围等目的。