悬浮栅阴极结构、电子枪、电子加速器及辐照装置转让专利
申请号 : CN201811522880.3
文献号 : CN111328176B
文献日 : 2021-12-17
发明人 : 畅祥云
申请人 : 陕西利友百辉科技发展有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种悬浮栅阴极结构,其特征在于,包括:阴极本体,用以发射电子束;
抑制发射栅,位于所述阴极本体发射面的一侧,与所述阴极本体之间具有预设间隙,且电连接至一电源负压端,抑制了所述阴极本体上所述抑制发射栅在所述阴极本体正投影位置处的电子束的发射,并且对所述阴极本体发射的电子束进行了聚焦从而使得所述电子束的束斑减小;
悬浮栅,位于所述抑制发射栅背离所述阴极本体的一侧。
2.根据权利要求1所述悬浮栅阴极结构,其特征在于,所述抑制发射栅上设有多个第一孔,所述悬浮栅上设有与所述多个第一孔对应的第二孔,且对应的第一孔和第二孔的位置和形态一致。
3.根据权利要求2所述悬浮栅阴极结构,其特征在于,各所述第一孔的孔径是对应第二孔的孔径的80%到150%之间。
4.根据权利要求3所述悬浮栅阴极结构,其特征在于,所述第二孔的孔径小于5mm。
5.根据权利要求1~4之一所述悬浮栅阴极结构,其特征在于,所述抑制发射栅和悬浮栅采用相同的材料制成。
6.根据权利要求5所述悬浮栅阴极结构,其特征在于,所述悬浮栅与抑制发射栅之间的间隙小于5mm;和/或,所述阴极本体与所述抑制发射栅之间的所述预设间隙小于1mm。
7.根据权利要求1~4之一所述悬浮栅阴极结构,其特征在于,还包括:悬浮栅阴极,设置于所述悬浮栅的边缘;
悬浮栅阳极,与该悬浮栅阴极相对间隔设置;
偏压电源,与该悬浮栅阳极电连接。
8.根据权利要求7所述悬浮栅阴极结构,其特征在于,所述悬浮栅阳极通过一滤波通道与外部的所述偏压电源电连接。
9.一种微波电子枪,其特征在于,该电子枪的腔室内设有上述权利要求1~8任一项所述的悬浮栅阴极结构。
10.一种电子加速器,其特征在于,包括权利要求9所述微波电子枪,以及与该微波电子枪连接的加速器。
11.一种辐照装置,其特征在于,包括权利要求10所述电子加速器。
说明书 :
悬浮栅阴极结构、电子枪、电子加速器及辐照装置
技术领域
背景技术
伤,食品保鲜,海关检查,灭菌杀虫,同位素生产以及科学科研等方面。常规电子直线加速器
如图1所示,主要由直流段、聚束段和加速段组成。由于加速段只能加速由分立束团组成的
微脉冲电子束,由直流枪产生的较低能量的直流电子束必须经过聚束段使其转换成微脉冲
电子束才能被后面的加速段所加速。而微波电子枪加速器可直接产生微脉冲组成的电子
束,从而使得所产生的电子束可直接被加速段加速。但是微波电子枪由于“反轰”效应无法
工作在高占空比的状态,平均功率低,成本高,通常不适于辐照加速器应用。一般的,微波电
子枪加速器的平均电流很小,只有几十微安量级,平均功率最多几百瓦,效率很低。
下,从而使得微波电子枪平均电流可以大幅提高,也就是平均功率可以大幅提高。
发射,同时要求有效发射面(即没有被保护膜覆盖的部分)的面积要略小一些,但这使得有
效发射面的面积变小,只有不到50%,不利于获得较高的平均或脉冲电流。因此,有必要提
供一种新的技术方案改善上述方案中存在的一个或者多个问题。
发明内容
题。
上的阴影部分感受不到微波电子枪中的微波场,加上抑制发射栅是带负电,因而阴影部分
的电子发射被抑制,起到了现有技术中抑制发射膜所起的作用;另外,由于抑制发射栅所加
电压为负,阴极发射的电子束会受到聚焦作用从而减小电子通过悬浮栅孔时的束斑大小,
这样就允许有效发射面孔的大小甚至大于悬浮栅孔的大小,使得有效发射面面积增大从而
达到提高电流的目的,继而可使微波电子枪的平均功率大幅提高。
附图说明
具体实施方式
全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结
构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
能实体,不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。
20’位于所述阴极本体10发射面的一侧,与所述阴极本体10之间具有预设间隙d,且电连接
至一电源U的负压端。所述悬浮栅30位于所述抑制发射栅20’背离所述阴极本体10的一侧。
由于抑制发射栅20’与电源U相接,抑制发射栅20’在阴极本体10表面上的阴影部分感受不
到微波电子枪中的微波场,加上抑制发射栅20’是带负电,因而阴影部分的电子发射被抑
制,起到了现有技术中抑制发射膜所起的作用;另外,由于抑制发射栅20’所加电压为负,阴
极本体10发射的电子束会受到聚焦作用从而减小电子通过悬浮栅30的第二孔301时的束斑
大小,这样就允许有效发射面孔201的大小甚至大于第二孔301的大小,使得有效发射面面
积增大从而达到提高电流如平均电流或脉冲电流的目的,继而可使微波电子枪的平均功率
大幅提高。
极材料并不限于此。
沿处的绝缘体支撑,该绝缘体一般采用耐高温绝缘材料如陶瓷材料或氧化钡(BeO)材料等,
这些可参考现有技术,此处不再详述。
和第二孔301的位置和形态一致。例如,所述抑制发射栅20’和悬浮栅30上开有网状结构分
布的多个对应的孔,开孔的位置和形态如形状可以是一致的。所述抑制发射栅20’和悬浮栅
30上的孔的大小可以相同也可以不同。另外,抑制发射栅20’和悬浮栅30上的多个孔的分布
形态如图6所示的圆形,图6中仅为示意,孔的数量可根据需要设置,对此不作限制。该多个
孔的分布形态也可以是其他实施例中的条形,同心圆型或它们的组合等分布方式,本实施
例中对此不作限制。
中,所述第二孔301的孔径小于5mm。
间隙,抑制发射栅20’与阴极本体10两者没有接触,而没有接触使得抑制发射栅20’可以被
施加一个负电压,阴极仍然可接地。在本发明的一实施例中,所述抑制发射栅20’与阴极本
体10之间所述预设间隙d小于1mm。本实施例中该抑制栅间隙较小,远小于抑制发射栅20’上
的孔径。由于抑制栅间隙小并且抑制发射栅孔径大,阴极本体10表面未被该抑制发射栅20’
遮挡的部分(即孔201对应的阴极表面部分)是可以感受到微波电场并发射电子束的。
然该材料并不限于此。
更换阴极的时候须要重新和栅极准直,增加了成本和安装难度。
致相同的温度下,能保证它们在工作中保持准直和相对间隙。另外,抑制发射栅20’和悬浮
栅30的的准直和间隙调整是极为精细的工作,本实施例提供的方案使得阴极可以和栅极系
统分离,这样在换阴极的时候就不用再进行繁琐的准直和间隙调整工作,简化安装难度。
悬浮栅30的边缘,例如设置于悬浮栅30本体周向边缘,该悬浮栅阴极50可以是独立部件设
置于所述悬浮栅30的边缘,也可是与所述悬浮栅30一体成型,本发明实施例对此不作限制。
所述悬浮栅阳极60与该悬浮栅阴极50相对间隔设置,具体间隔距离本领域技术人员可根据
需要设置,对此也不作限制。所述偏压电源V与该悬浮栅阳极60电连接。
不作限制。
偏压电源V连接。在上述实施例中当悬浮栅阴极50不存在的时候,由于悬浮栅30对主束流杂
散电子的截获效应最终会充满负电从而完全阻止主阴极即阴极本体10的发射。而在本实施
例中由于悬浮栅阴极50的存在,悬浮栅阴极50截获的电子会通过悬浮栅阴极50泻放到悬浮
栅阳极60上,这样,悬浮栅极的直流分量的最高幅值就受悬浮栅阳极60的直流偏压控制,从
而可以通过控制悬浮栅阳极60的直流偏压来控制悬浮栅30的直流分量,进而实现对电子束
发射的控制,如此可进一步提高束流品质。
此处不再赘述。
置可以包括但不限于是辐照灭菌装置、医疗用辐照装置等。
发射栅与电源相接,抑制发射栅在阴极表面上的阴影部分感受不到微波电子枪中的微波
场,加上抑制发射栅是带负电,因而阴影部分的电子发射被抑制,起到了现有技术中抑制发
射膜所起的作用;另外,由于抑制发射栅所加电压为负,阴极发射的电子束会受到聚焦作用
从而减小电子通过悬浮栅孔时的束斑大小,这样就允许有效发射面孔的大小甚至大于悬浮
栅孔的大小,使得有效发射面面积增大从而达到提高电流的目的,继而可使微波电子枪的
平均功率大幅提高。
针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于
描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特
定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,
除非另有明确具体的限定。
接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情
况理解上述术语在本发明中的具体含义。
们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特
征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在
第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,本领域的技术人员可以将本说
明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识
或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本发明的真正范围和精神由所附的
权利要求指出。