[发明专利]用于降低电子截获的场发射高精度双栅结构及其安装方法

说明书

本发明公开一种用于降低电子截获的场发射高精度双栅结构及其安装方法，双栅结构包括阴极基底、陶瓷底板、阴极、第一栅网金属片、第二栅网金属片、阳极板、第一陶瓷柱、第二陶瓷柱和第三陶瓷柱；阳极板设在陶瓷底板上方通过两个第一陶瓷柱连接，第一栅网金属片设在阳极板和陶瓷底板之间通过两个第二陶瓷柱与陶瓷底板连接；第二栅网金属片设在阳极板和第一栅网金属片之间通过两个第三陶瓷柱与陶瓷底板连接；第一栅网金属片和第二栅网金属片十字交叉设置，定位孔之间分别设有定位杆；阴极基底设在陶瓷底板底面中心部，阴极贯穿陶瓷底板与阴极基底连接。本发明能解决图形阴极与栅网孔之间对中难的问题，能大幅度提高栅网的对中问题，提高栅网透过率。

技术领域

本发明涉及一种用于降低电子截获的场发射高精度双栅结构及其安装方法，属于场发射技术领域。

背景技术

常规条件下，场发射的三级结构是由阴极、栅网和阳极构成。依靠栅网的高电压拉出阴极的电子，而发射的电子一部分被栅网截获，一部分打到阳极。被栅网截获的电流会导致栅网温度升高，一方面栅网受热放气，使得真空条件变差，容易打火，阴极受损，另一方面栅网受热形变，会改变栅、阴之间的距离，严重的话导致短路；在一些功率很紧张的地方，如航天器上，为了得到合适的阳极电流，阴极必须要处于更高的发射中，这些就增加了总功率的负荷。因此降低栅网的截获是场发射器件应用的一个制约因素。通常的解决办法是用更细的丝做栅网，以期提高物理透过率，另外的设计就是阴极图形化设计，让每个阴极正对栅网的小孔，这样可以大大减少栅网的截获。前者栅丝受到机械强度的影响不可能太细，使得物理透过率的增长很有限，同时栅网的透过率比物理透过率小很多。后者，在阴极图形化的过程中，一方面阴极的图形化不容易高精度实现，另一方面受到制作工艺的限制，在阴极与栅网的对中上难以实现高精度对中，致使截获率居高不下。

发明内容

发明目的：为克服现有技术不足，本发明提供一种用于降低电子截获的场发射高精度双栅结构及其安装方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于降低电子截获的场发射高精度双栅结构，包括阴极基底、陶瓷底板、阴极、第一栅网金属片、第二栅网金属片、阳极板、第一陶瓷柱、第二陶瓷柱和第三陶瓷柱；所述阳极板设在陶瓷底板上方，阳极板和陶瓷底板之间通过两个第一陶瓷柱连接，第二栅网金属片与第一栅网金属片结构相同，中心部均设有栅网，栅网四个顶角外设有四个相互对称且完全相同的定位孔；第一栅网金属片设在阳极板和陶瓷底板之间，第一栅网金属片和陶瓷底板之间通过两个第二陶瓷柱连接；第二栅网金属片设在阳极板和第一栅网金属片之间，第二栅网金属片和陶瓷底板之间通过两个第三陶瓷柱连接；第一栅网金属片和第二栅网金属片十字交叉设置，第一栅网金属片、第二栅网金属片的定位孔之间分别设有定位杆；阴极基底设在陶瓷底板底面中心部，阴极贯穿陶瓷底板，阴极顶面与第一栅网金属片底面贴合，阴极底面与阴极基底顶面垂直连接。

工作原理：本发明通过对薄金属片采取激光加工的方法，一次加工好四个定位孔和栅网，做成第一栅网金属片和第二栅网金属片，将第一栅网金属片和第二栅网金属片十字交叉通过两组陶瓷柱安装在陶瓷底板上，两个栅网金属片之间是绝缘的，之间的距离是依靠各自陶瓷柱的高度差来实现；通过四个定位孔将第一栅网金属片和第二栅网金属片形成完全一样的栅网；第一栅网金属片和第二栅网金属片通过定位杆和定位孔实现完全对中；整个发射结构，通过不同高度的陶瓷柱控制相互之间的距离；清洗后，再安装阴极和阳极，其中阴极与第一栅网金属片之间紧密接触，保证裸露的阴极与上面第一栅网金属片的栅网之间的对中，提高第一栅网金属片和第二栅网金属片的栅网透过率。

所述第一陶瓷柱顶端穿出阳极板，并通过第一螺母固定，底端穿出陶瓷底板，并通过第二螺母固定；第二陶瓷柱顶端穿出第一栅网金属片，并通过第三螺母固定，底端穿出陶瓷底板，并通过第四螺母固定；第三陶瓷柱顶端穿出第二栅网金属片，并通过第五螺母固定，底端穿出陶瓷底板，并通过第六螺母固定；能方便安装固定各陶瓷柱。