[实用新型]直热式线形电子枪

说明书

本实用新型涉及一种电子枪，具体说是一种能发出线性电子束，作为激光分离铀同位素铀蒸发源的直热式线性电子枪。

目前美国、法国和日本等国家已在原子蒸汽法激光分离铀同位素的实验室和中间工厂使用高功率e型线性电子枪作为铀的蒸发源。日本申请专利平2－213036公开一种线型电子枪，它包括至少两条平行的相互有逆向电流通过的具有发出热电子的阴极，用于聚焦被放出热电子的聚束极和用于加速被放出热电子的阳极。该电子枪采用双阴极结构，同时发出热电子，而双阴极中相互有逆向电流通过，可有效地消除阴极自身磁场对电子束聚焦性能的影响，但是要实现并排的两条阴极灯丝靠得很近来提高电子束的线性，又要使两阴极灯丝彼此隔开，使两阴极形成回路，相互有逆向对流通过，消除阴极自身磁场对电子束聚焦性能的影响，这在阴极灯丝的安装工艺上是很难实现的。

本实用新型的目的是提供一种发出电子束线性和聚焦性能好，阴极灯丝安装工艺简便的直热式线性电子枪。

本实用新型是这样实现的：一种直热式线性电子枪，它包括加速电子用的阳极，位于阳极下方用于聚焦电子的聚束极和设在聚束极内两条平行的相互有逆向电流通过的线状阴板，其中所说的两条线状阴极分别为上下隔开布置的能发出热电子的主阴极和作为导电回路的辅阴极，主阴极和辅阴极串联连接。

本实用新型的优点是主、辅阴极上下隔开布置，便于分别安装连接，只有主阴极发射电子束，具有良好的线性，辅阴极与主阴极串接，且相互平行，形成导电回路，当两阴极接入灯丝加热电源后，相互有逆向电流通过，消除阴极自身磁场对电子束聚焦性能的影响，使电子束聚焦性好。

现结合附图和实施例对本实用新型做具体描述：

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型的纵向侧视图。

如图1所示，一种直热式线性电子枪包括加速电子用的阳极1，位于阳极1下方聚焦电子的聚束极2，设在聚束极2内的具有发出热电子的主阴极3和作为导电回路的辅阴极4，主阴极3和辅阴极4相互平行，彼此隔开，两者串联连接，当主阴极3和辅阴极4的自由端接灯丝加热电源5时，两条阴极相互有逆向电流通过，阳极1和聚束极2间接有直流高压电源作为电子的加速电源6，加速电源6的正极和阳极1接地，负极接聚束极2，使聚束极2保持负高压，聚束极2和主、辅阴极3、4等电位。

如图2所示，阳极1由金属支柱33和30支撑在底板36上。聚束极2底侧设有聚束极底板22，该底板22支承在瓷绝缘柱34和31上，瓷绝缘柱34和31外分别设有防污罩32和29，在聚束极底板22和防污罩32、29间还可设有垫圈21、23，瓷绝缘柱34和31支承在底板36上。其中阳极1、聚束极2、聚束极底板22，均由钼制成金属支柱33和30、垫圈21、23和底板36均由铜制成。试验研究表明，除了阴极自身磁场对电子束聚焦性能有影响外，在高温工作状态下阴极受热伸长，使阴极与聚束极相对位置会发生变化，这种变化也将严重影响电子束的线性和聚焦性。为解决发出电子的阴极受热伸长，保证主阴极3在聚束极2中的相对位置不变，主阴极3一端固定，另一端与一弹簧拉直器连接，利用弹簧外加的机械拉力把主阴极3拉直。本实施例中，聚束极2的一端设有主阴极支架26和辅阴极支架27，支架26和27上分别设有灯丝加热电源接线端子24和25，用于连接阴极灯丝加热电源5。两支架26、27由瓷绝缘柱28支承在底板36上。聚束极2的另一端设有与聚束极2绝缘连接的夹块18，夹块18两端设有瓷绝缘垫圈19和20，支架26和27，夹块18均由钼制成。主阴极3为φ1的铼钨合金丝，辅阴极4为φ3的纯钨杆，主阴极3中心至辅阴极4中心距离为4mm。辅阴极4一端绝缘穿过主阴极支架26与其支架27连接，另一端与夹块18连接。主阴极3一端与其支架26连接，另一端滑动穿过夹块18与一弹簧拉直器连接，该弹簧拉直器包括设在聚束极2另一端的支架12，与支架12滑动连接的轴13，轴13靠近主阴极3的一端带有挡块和垂直螺孔，另一端带有螺杆螺母7、轴13的螺杆外套有瓷管10、瓷管10外套有压缩弹簧9，支架12与弹簧9间，螺母7与弹簧9间设有瓷垫圈11和8，使弹簧9与轴13隔热，主阴极3的另一端通过螺栓14、螺母17、平垫圈15、弹簧垫圈16固定在轴13上，支架12通过瓷绝缘柱35支承在底板36上。支架12、轴13均由钼制成，压缩弹簧9为70钢，线径为1.5mm，内径为11mm，自由长度为36.5mm，总圈数为8.25圈。主阴极3加弹簧拉直器的电子枪称为弹簧枪，弹簧枪解决了主阴极长灯丝受热变形的关键问题，从而使得电子束斑平直，边缘清晰；束斑宽度变窄，不加弹簧拉直器时束斑宽度在5mm以上，电功率利用率很低，加了弹簧拉直器后束斑宽度小于2mm，在相同功率下，功率密度大大提高，达到10kw／cm²，大大提高了电功率的利用率。研究试验还表明在电子枪诸多结构参数中阴极深度及聚束极宽度是两个最重要，最敏感的参数。在相同阴极灯丝温度下，阴极深度（聚束极2表面至主阴极3中心的距离）增加，一方面使聚束极对阳极电场的屏蔽作用加强，驱动电场（指渗透到阴极表面的阳极电场）减弱，从而导致阴极表面发射电流密度及总束流下降，同时阴极到聚束极区的电场明显减弱，另方面又使聚束极对束流作用力和作用时间增加，加上空间电荷作用的减弱，使对电子束的会聚作用得到加强。聚束极宽度增大，一方面使阴极更加“暴露”在阳极电场中，驱动电场增加，从而使阴极发射电流密度，总束流及空间电荷作用增加，另方面聚束区内电场增强，聚束极对电子的会聚作用力的作用时间有所减弱，与空间电荷效应一起使电子束更加发散，所以选择合适的阴极深度和聚束极宽度是很重要的，本实施例中，阴极深度h＝1.8mm，聚束极宽度d＝3.4mm，其余参数，如聚束极至阳极间距离，阳极宽度，阳极厚度等并不敏感，对束形影响不大，本实施例中阳极1厚度为1mm，阳极宽度为3.9mm，聚束极2至阳极1间距离为2mm。