[发明专利]放电元件

说明书

本发明涉及一种包括电子源的放电元件。一般放电元件，例如电子管，不能按定域路径引导电子束，而且它们受到其电子源产生的电子流电流密度有限的局限性。在许多用途中，如果能得到能按定域路径引导电子束或提供电流密度较大的电子流的放电元件，将是很重要的。这类用途，举例说，有电视显象管、电子显微镜、电子束平版印刷机等。

本发明的目的就是要实现这一要求。因此，根据本发明，包括有电子源的放电元件的特点在于其阴极，该阴极具有发射电子用的表面，该阴极工作时与真空电子通道相配合，该电子通道由一个二次电子发射系数为δ的绝缘材料制成的腔壁所界定的空腔形成，空腔有一个输出孔，同时还配置有电极装置，可与电压源连接，工作时用以将场强为E的电场加到空腔中从阴极到输出孔的通路两端，其中δ和E具有能使电子通过空腔传输的值。

本发明是以这样的认识为基础的：只要在空腔的纵向上加上足够强的电场就可以使电子通过电绝缘材料(例如玻璃、陶瓷材料、聚酰亚胺薄膜、酚醛塑料等)制成的腔壁所界定的空腔。这个电场强度值与材料的类型以及空腔壁的几何条件和大小有关。于是电子就通过二次发射过程传输，从而使各电子撞击腔壁时，平均就有一个电子发射出来。

因此可以把情况选择成这个样子，即进出空腔的电子数相等。这样就可形成极其有用的真空电子通道。

如果把阴极安置在电子通道空腔中就可以使本发明的放电元件结构非常简单。这种实施例有意思的地方在于，若使输出孔的表面S(输入)小于阴极发射表面S(阴极)，就可以使离开输出孔的电子电流的电流密度比阴极的电流密度大S(阴极)／S(输出)倍。

不然的话也可以把阴极安置在电子通道空腔外面，空腔的输入孔朝向阴极。在实用的实施例中，发射电子的阴极表面和输入孔的表面大致上是相等的。

为使电子传到一定距离，空腔较实用的形状是长条形。这就是说，电子通道可以是一个直管或是一个弯管。在一个实施例中，从发射表面为S(阴极)的阴极发射出的电子从通道的一侧注入通道中。输入表面为S(输入)。通道某处有一个表面为S(输出)的输出孔。毗邻输出孔外侧设有一个导电电极。传输电子所需要的电场就是借助于电极和阴极之间的电压差△V形成的。鉴于腔壁(实质上)既不能吸收也不能提供任何电流，因此实质上进出电子通道的电子数相等。输出端的电流密度为J(输出)时，(若J(输入)表示输入端的电流密度)下列关系式成立：若S(阴极)＞＞S(输出)，则有可能使电流密度获得很大的增量，换句话说，可以这样的方法获取一个能提供大电流密度电流的放电元件。

另一个实施例的特点是，阴极具有调制待发射的电子电流的装置。采取在电流密度小的地方进行调制，调制过程可以比一般类似的(带有例如三极管的)放电管中可能出现的更小的电压摆动进行。

现在参看附图更详细地说明举例说明本发明的上述和其它方面的一些实施例。附图中：

图1是本发明连同一个阴极和一个电子通道的放电元件的一部分的剖面示意图；

图2是图1结构的侧视图；

图3是连同其阴极和另一种电子通道的放电管的剖面示意图；

图4例示电子通道的工作情况；

图5示出了电子通道的另一种实施例；

图6示出了连同一公用阴极的多个电子通道；

图7示出了可用电加以激励的、与具有多个输出孔的电子通道配合工作的一个阴极；

图8示出了多个与可以分别激励的阴极配合工作的电子通道的配置方式；

图9示意示出了装有本发明的放电元件的电子显微镜；

图10示出了带有本发明的放电元件的阴极射线管；

图11A、B和C示出了电子束编址系统的外观；

图12是二次发射系数δ作为适用作本发明的放电元件的材料的一次电子能量EP的函数绘制出的曲线。