[发明专利]一种纤维阵列阴极

摘要

本发明涉及一种纤维阵列阴极，属于高功率微波技术领域中的微波源领域。本发明通过将一个个由多孔阵列圆环、“U”型纤维束、圆周垫片组成的纤维束圆周阵列套在阴极基底上组成，其“U”型纤维束两端裸露在阴极的侧面形成密集的纤维阵列，代替传统阴极中的天鹅绒。其中，多孔阵列圆环起到结构支撑和电流传导的作用，纤维束形成的密集纤维阵列主要是在强电场作用下产生阴极等离子体，进而产生相对论电子束。所采用的纤维束一般为碳纤维束、玻璃纤维束或陶瓷纤维束，或者其它发射阈值低且耐高温烧蚀的材料。由于所采用纤维束材料比传统阴极中的化纤天鹅绒更耐高温烧蚀，采用这种耐高温烧蚀的长寿命纤维阵列阴极可大大提高MILO的运行寿命。

主权项

一种纤维阵列阴极，其特征在于：所述阴极由阴极座(1)、锥形段(2)、阴极基底(3)、多孔阵列圆环(4)、“U”型纤维束(5)、圆周垫片(6)、阴极帽(7)组成，所述多孔阵列圆环(4)、“U”型纤维束(5)、圆周垫片(6)组成纤维束圆周阵列，所述阴极的结构与装配关系如下：阴极座(1)为直径为Ф1的圆柱体，右端开有直径为Ф2的螺孔，Ф2＜Ф1；锥形段(2)由一段圆柱体和一段半径渐增的圆台组成，圆柱体的左端带有一段螺杆，螺杆可旋入阴极座(1)右端的螺孔中；圆柱体的直径等于阴极座(1)的直径Ф1，半径渐增圆台左端的直径等于圆柱体的直径，圆台右端直径为Ф3，Ф1＜Ф3；在半径渐增圆台的右端挖出一个直径为Ф4螺孔，Ф1＜Ф4＜Ф3；阴极基底(3)为一外径为Ф4，内径为Ф5的空心圆筒，其左端加工有外螺纹，右端加工有内螺纹，阴极基底(3)左端外螺纹可旋入锥形段(2)右端所开的螺孔中，并与阴极座(1)和锥形段(2)保持同轴关系；多孔阵列圆环(4)为一外径为Ф6、内径为Ф7、厚度为d1的金属圆环，外径Ф6与锥形段(2)最右端直径Ф3相等，内径Ф7与阴极基底(3)外径Ф4相等；在多孔阵列圆环(4)的内部开有两排直径均为Ф8的径向孔，径向孔沿圆周方向均匀对称排列；在多孔阵列圆环(4)的内壁挖有一条宽为d2、深度为s的凹槽，2Ф8<d2<d1；圆周垫片(6)为一内径为Ф7、宽度为d2的金属圆环，其厚度大于s‑Ф8；纤维束圆周阵列的组装过程如下：先将纤维束裁剪成直径小于Ф8，长度为L的圆柱状纤维束，L>2(Ф6‑Ф7)；将纤维束的一端从多孔阵列圆环(4)的一个圆孔穿入，而后从与其轴向并列的另一个圆孔穿出，穿出后的纤维束两端裸露在多孔阵列圆环(4)外侧，两端留出长度大于H的纤维束，且1mm≤H≤5mm；在所有孔中都穿上“U”型纤维束(5)之后，在多孔阵列圆环(4)的内侧凹槽内嵌入圆周垫片(6)，用以将“U”型纤维束(5)固定；最后，将裸露在多孔阵列圆环(4)外侧的长度不一致的纤维束修剪整齐；阴极帽(7)由两段圆柱体组成，其中第一段圆柱体的直径Ф9等于阴极基底(3)的内径Ф5，其上加工有外螺纹，可旋入阴极基底(3)右端的内螺纹中；第二段圆柱体直径Ф10等于多孔阵列圆环(4)的外径Ф6；装配时，首先将锥形段(2)左端的螺杆旋入阴极座(1)右端的螺孔中，然后将阴极基底(3)左端外螺纹旋入锥形段(2)右端所开的螺孔中；之后把多个由多孔阵列圆环(4)、“U”型纤维束(5)、圆周垫片(6)组成的纤维束圆周阵列套在阴极基底(3)上，最后将阴极帽(7)的第一段圆柱体旋入阴极基底(3)右端，将纤维束圆周阵列压实固定。