[发明专利]平行多束电子枪

说明书

本发明公开了平行多束电子枪，它由阴极、聚焦极、阳极、聚焦系统和收集极组成。其中阴极上设计多个发射面，且呈均匀平行排列，发射面的形状可以为圆形、矩形或椭圆形；在聚焦极、阳极和聚焦磁场的共同作用下，阴极面发射的多电子注能够平行传输到收集极。此电子枪属于电真空领域，采用此电子枪结构可以有效解决单根电子束电流密度足够高的问题，将对发展毫米波、亚毫米波或太赫兹波电真空器件有极其重要的促进作用。

技术领域

本发明涉及平行多束电子枪，属于电真空领域。

背景技术

目前，电子枪是由阴极、聚焦极、阳极、聚焦系统和收集极构成。随着科技的发展，电子真空器件工作的频率不断增加，致使电子真空器件的尺寸和电子枪的尺寸不断缩小，因此增加了加工制造的难度；且工作频率与电流密度的平方成正比，因此随着频率的增加，所需电子束的电流密度也急剧增加。所以，在毫米波、亚毫米波或太赫兹波段，电子束在尺寸上要求足够小，而在电流密度方面又要求非常高，这就对电子枪的设计和束流控制提出了非常苛刻的要求。有效降低电子束电流密度将对发展毫米波、亚毫米波或太赫兹波电真空器件有极其重要的促进作用。

发明内容

在毫米波、亚毫米波或太赫兹频段，为了克服所需电流密度高的不足，本发明提供一种平行多束电子枪。该电子枪与传统电子枪相比，可以大大减小单根电子束的电流密度。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：在阴极上设计多个发射面，且呈均匀平行排列，发射面的形状可以为圆形、矩形或椭圆形；在聚焦极、阳极和聚焦磁场的共同作用下，阴极面发射的多根电子束能够平行传输到收集极。

本发明的有益效果是，从阴极面发射的平行排列的多根电子束能够很好地与高频结构进行束波互作用，不但可以提高效率，而且可以降低对单根电子束的电流密度的要求，进而降低聚焦系统的设计难度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的三维结构剖面图。其中1代表阴极发射面，2代表阴极，3代表聚焦极，4代表阳极，5代表聚焦系统，6代表收集极，7代表电子束通道。

图2为阴极的三维结构剖面图。其中1代表阴极和2代表多个发射面(以5个为例)，阴极和发射面可为圆形、椭圆形或矩形。

图3为电子通道剖面图。其中1代表多根平行电子束(以5个为例)。

具体实施方式

平行多束电子枪如图1所示，由阴极发射面1、阴极2、聚焦极3、阳极4，聚焦系统5和收集集6构成。多电子束阴极如图2所示，由阴极1和阴极发射面2构成。平行多电子束在电子通道中的分布如图3所示，以5根电子束为例。根据实际电真空辐射源或电子束激发源对平行多束电子枪的需要，可调整阴极发射面的形状和大小、阴极发射面之间的间距、阴极发射面的个数、阴阳极间距、聚焦极和阳极电压以及各个部件的形状。

以适用于340GHz辐射源的电子枪为例，阴极发射面如图2所示,发射面为圆形且直径为0.1mm，阳极电压13kV，各个发射面之间的间距为0.3mm，单根电子束的电流密度4A/cm²。