[发明专利]一种新型纳米冷阴极电子枪

说明书

本发明属于真空电子技术领域，具体提供一种新型纳米冷阴极电子枪，包括：阴极、第一阳极、第二阳极、底座、上绝缘套筒及下绝缘套筒，阴极通过下绝缘套筒固定支撑于底座上，第二阳极通过上绝缘套筒固定支撑于阴极上；阴极为中心位置开设有倒圆台形空心腔体的环状金属结构，且阴极内表面设置有环形纳米冷阴极发射带；第一阳极固定于底座上，设置于阴极的空心腔体内、且位于空心腔体中心位置。本发明采用场致发射冷阴极代替热阴极，阴极采用新结构，既能保证场致发射电子不被截获，又能够起到降低工作电压的目的，还保证有足够大的发射面积来发射电流，从而有效的解决纳米冷阴极材料在场致发射应用上场致发射电子注的有效形成这一关键科学问题。

技术领域

本发明属于真空电子技术领域，涉及毫米波、太赫兹波源技术，具体提供一种新型纳米冷阴极电子枪。

背景技术

电真空辐射源器件是现代空间通讯、雷达、电子对抗、可控热核聚变装置、粒子加速器等电子系统的核心器件，对国家安全和国民经济具有很重要的作用。上述电真空辐射源器件中阴极和电子光学系统占有举足轻重的地位，传统器件一般采用热阴极系统，经过几十年的发展，热阴极工艺非常成熟，被广泛应用于各类电真空器件中，但热发射阴极存在以下显著的缺点：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；另外，由于需要加热功率，导致了系统的复杂性，降低了系统的效率，需要较长时间才能达到工作温度。

纳米材料作为性能优异的场致发射材料，相对于热阴极电子源，纳米冷阴极具有反应速度快、效率高、尺寸小、可靠性高等许多优点；能极大的提高电真空器件的性能。但纳米阴极材料场致发射应用依然存在一个关键科学问题尚未解决：场致发射电子注的有效形成。由于场致发射需要在阴极表面维持强电场，导致栅控结构为了降低工作电压，必然需要减小阴栅间距以增强表面电场，这就使栅孔下方电场均匀性变差，场致发射电子极易轰击栅极，打火损坏，例如皮尔斯电子枪。

发明内容

本发明的目的在于针对背景技术存在的弊端，提供一种新型结构的纳米冷阴极电子枪，采用场致发射冷阴极代替热阴极，并且，阴极采用新型结构，该结构既能保证场致发射电子不被截获，又要能够起到降低工作电压的目的，此外还保证有足够大的发射面积来发射电流，从而有效的解决纳米冷阴极材料在场致发射应用上场致发射电子注的有效形成这一关键科学问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种新型纳米冷阴极电子枪，包括：阴极、第一阳极、第二阳极、底座、上绝缘套筒及下绝缘套筒；其特征在于，

所述阴极通过下绝缘套筒固定支撑于底座上，所述第二阳极通过上绝缘套筒固定支撑于阴极上；所述阴极为中心位置开设有空心腔体的环状金属结构，所述空心腔体呈倒圆台形，且阴极内表面设置有环形纳米冷阴极发射带；所述第一阳极固定于底座上，设置于阴极的空心腔体内、且位于空心腔体中心位置。

进一步的，所述第二阳极为内部有电子注通道的管状金属结构。

进一步的，所述第一阳极为圆台状金属结构。

进一步的，所述第二阳极靠近阴极的端面为向阴极方向倾斜的斜表面，且斜表面末端设置有半圆环金属结构。

所述第二阳极上端可以和高频系统密封连接形成超高真空环境。

需要说明的是：所述阴极可由一个圆柱被圆台内切后形成，其内表面即内切斜表面。

本发明的有益效果在于：