CN104319217B - 低能量电子枪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低能量电子枪，其包括：发射电子的电子发射装置；加速引导上述电子，用于控制电子的数量和速度的栅极装置；对上述电子形成的电子束进行形状约束的聚焦装置；将上述装置容纳于其腔体内的电子枪壳；以及将上述电子发射装置、栅极装置以及聚焦装置固定于上述电子枪壳腔体内，起固定支撑作用的支撑装置；所述聚焦装置由三个相互配合的环形电极构成；其中一个环形电极为正电位电极，其前端通过绝缘球与其余两个环形电极绝缘隔开，其后端同样通过绝缘球与栅极装置绝缘隔开；其余两个环形电极相互配合构成一电极结构，且该电极结构处于零电位。本发明提供的电子枪具有低能量、电子数量和能量等级可调、结构紧凑和使用方便等优点。

Description

低能量电子枪
技术领域
本发明涉及一种能发射低能量电子的装置，具体的说是涉及一种一种低能量电子枪。
背景技术
X射线光电子能谱是一种基于光电效应的电子能谱，它是利用X射线光子激发出物质表面原子的内层电子，通过这些电子进行能量分析而获得表面成分和电子状态信息的一种分析手段。X射线照射过程中，由于大量电子的放出，使得导电性比较差的物质容易带正电，而物质一旦带电则分析光电子能谱会出现较大的偏差甚至错误的结论，因此需要对带电的物质进行电子补偿而中和。
对物质进行电荷中和的传统电子枪发射出的电子能量等级单一，电子能量等级可调范围小，电子对物质表面中和范围小且容易激发物质原有的状态，无法满足电子中和的目的。
发明内容
鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种新型的低能量电子枪，该电子枪具有低能量、电子数量和能量等级可调、结构紧凑和使用方便等优点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案：
低能量电子枪，其特征在于，包括：
发射电子的电子发射装置；
加速引导上述电子，用于控制电子的数量和速度的栅极装置；
对上述电子形成的电子束进行形状约束的聚焦装置；
将上述装置容纳于其腔体内的电子枪壳；
以及将上述电子发射装置、栅极装置以及聚焦装置固定于上述电子枪壳腔体内，起固定支撑作用的支撑装置。
所述电子发射装置包括处于负电位的阴极灯丝、绝缘陶瓷、处于负电位的导电杆以及处于负电位的灯丝座；所述阴极灯丝固定在所述导电杆上，通电发热后释放出热电子；所述导电杆固定在所述绝缘陶瓷上并自所述绝缘陶瓷内部穿过；所述绝缘陶瓷位于所述栅极装置内，且通过所述灯丝座与所述栅极装置固定。
所述栅极装置处于负电位，且其电位高于阴极灯丝电位；所述栅极装置前端通过绝缘球与聚焦装置绝缘隔开，其后端与灯丝座相互配合将所述绝缘陶瓷固定于栅极装置内部；同时所述栅极装置中心开有用于阴极灯丝释放出的热电子通过的中心孔。
所述聚焦装置由三个相互配合的环形电极构成；其中一个环形电极为正电位电极，其前端通过绝缘球与其余两个环形电极绝缘隔开，其后端同样通过绝缘球与栅极装置绝缘隔开；其余两个环形电极相互配合构成一电极结构，且该电极结构处于零电位。
所述电子枪壳包括枪筒、底座以及连接法兰；所述枪筒与底座之间通过连接法兰相连接；且所述连接法兰上设置栅极电极、阴极电极以及聚焦阳极电极。
所述支撑装置包括陶瓷棒、支撑板、弹簧以及绝缘球；所述陶瓷棒一端固设于连接法兰上，另一端与支撑板相连接；所述弹簧设置于灯丝座与支撑板之间，起支撑和缓冲作用；所述绝缘球分别均匀设置于所述栅极装置前端与上述正电位电极之间以及正电位电极与零电位电极结构之间，起绝缘隔离作用。
所述电子枪用材可选用SUS304材料，以适应电子枪超高真空环境的使用要求，其最高可耐250℃的高温烘烤。
所述电子枪的栅极电极、阴极电极以及聚焦阳极电极上的各个电压值设定由电源控制器进行设定，通过对上述各个电极设定不同的电压值，实现热电子的范围可调发射、电子束斑的大小可调等过程的调节。
本发明的主要工作原理：
通过电源控制器对栅极电极、阴极电极以及聚焦阳极电极实现对电子发射装置、栅极装置和聚焦装置施加对应的电压，使电子枪正常工作；工作时，发射装置阴极灯丝通电发射出电子能量等级具有高低两个等级范围可调的热电子，栅极装置电位相对于阴极灯丝电位高几十伏，并对通过中心孔的电子进行加速引导，并控制电子的数量和速度；通过栅极装置的电子进入聚焦装置，受电场力的作用开始聚焦，最后通过最前端孔发射出去。聚焦装置可控制束斑的大小。
本发明的有益效果：
本发明提供的电子枪具有低能量、电子数量和能量等级可调、结构紧凑和使用方便等优点。
附图说明
图1为低能量电子枪的外观图；
图2为低能量电子枪的内部总体结构图；
图3为低能量电子枪的剖面图；
图4为低能量电子枪前端局部剖面图；
图5为电极法兰的结构示意图；
图6为控制电路示意图。
图中：1、环形电极 (一)，2、环形电极 (三)，3、绝缘球，4、导电杆，5、灯丝座，6、支撑板，7、导线，8、连接法兰，9、栅极电极，10、阴极电极，11、底座，12、定位杆，13、聚焦阳极电极，14、陶瓷棒，15、弹簧，16、绝缘陶瓷，17、阴极灯丝，18、栅极装置，19、环形电极(二)，20、枪筒，21、阴极电极，22、连接件，23、连接件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
如图1——图3所示，本发明所述的电子枪主要包括：电子发射装置、栅极装置、聚焦装置、电子枪壳和支撑装置。
所述电子发射装置主要包括：1)处于负电位的阴极灯丝17，2)绝缘陶瓷16，3)处于负电位的导电杆4，4)处于负电位的灯丝座5；其中所述阴极灯丝17固定在导电杆4上，通电发热后释放出热电子；所述导电杆4穿过绝缘陶瓷16通过导线7与阴极电极10相连；所述绝缘陶瓷16装在栅极装置里面，通过灯丝座5与栅极装置固定住。
所述栅极装置处于负电位，其电位相对于阴极灯丝电位高几十伏，这样可使得其对阴极灯丝释放出热电子起到一定的加速和引导作用，进而控制射出电子的数量和速度；其中鉴于所述栅极装置位于灯丝座5前面，且与灯丝座5直接相连，灯丝座5通过导线7与阴极电极10相连，处于负电位，则栅极装置也处于负电位。
所述电子枪壳包括枪筒20、底座11以及连接法兰8；所述枪筒20与底座11之间通过连接法兰8相连接；且所述连接法兰8上设置栅极电极9、阴极电极10以及聚焦阳极电极13。
所述聚焦装置是由三个环形电极(不锈钢材质)构成：其中一个环形电极2前端通过绝缘球3与另外两个环形电极相互绝缘，并且其后端与栅极装置前面通过绝缘球3与栅极装置绝缘隔开，其通过导线与聚焦阳极电极13相连，聚焦阳极电极13是我电压通过可变电阻来调节。另外两个环形直接相连构成电极结构，且位于最前端的环形通过导线与连接法兰8相连，并使得该电极结构处于零电位，上述热电子进入聚焦装置受电场力的作用开始聚焦，最后通过其最前端的环孔发射出去。
所述支撑装置主要由支撑板6、弹簧15、绝缘球3和陶瓷棒14组成。
其中所述绝缘球3：聚焦装置(正电位电极)与栅极装置之间的均匀设置若干绝缘球3，对应的在栅极装置和聚焦装置(正电位电极)上开有孔或者V形槽，使得上述绝缘球3固定在孔与V形槽之间，这种结构设计不仅起到把聚焦装置与栅极装置隔开的作用，而且使聚焦装置轴线与栅极装置保持良好的平行和产生均匀对称的电场，利于电子的通过和电子数量的控制；同时聚焦装置中同样均匀设置若干绝缘球，所述绝缘球起到把正电位电极与另外两个零电位电极隔离开的作用；
所述陶瓷棒14对整个装置起固定作用，其一端固设于连接法兰8上，另一端与支撑板6相连接；
所述支撑板6对整个装置起支撑作用；
所述弹簧15设置于灯丝座5与支撑板6之间，对整个装置起到支撑和缓冲作用。
如图3——图5，同时栅极电极9、阴极电极10、阴极电极21、以及聚焦阳极电极13通过导线7以及连接件22、23与电子发射装置、栅极装置、聚焦装置、支撑装置对应连接。
所述电子枪的栅极电极9、阴极电极10以及聚焦阳极电极13上的各个电压值设定由电源控制器进行设定，通过对上述各个电极设定不同的电压值，实现热电子的范围可调发射、电子束斑的大小可调等过程的调节。
本电子枪主要工作过程：工作时电子发射装置的阴极灯丝通电发射出热电子，栅极装置电位相对于阴极灯丝电位高几十伏，对上述热电子起加速和引导作用；通过栅极装置的电子进入聚焦装置后，在三个环形电极的作用下开始聚焦并最终发射出去。
本发明优选结构实施例：
如图1——图6所示，本发明所述的电子枪主要包括：电子发射装置、栅极装置、聚焦装置、电子枪壳和支撑装置；
所述电子发射装置包阴极灯丝17、绝缘陶瓷16、导电杆4、导线7、灯丝座5。阴极灯丝17固定在导电杆4上，导电杆4穿过绝缘陶瓷16通过导线7与阴极电极10和阴极电极21相连；灯丝座5可为圆筒结构，绝缘陶瓷16连同灯丝17和导电杆4装在栅极装置18里面，并通过灯丝座5与栅极装置18固定在一起。
所述栅极装置18是一不锈钢结构，其位于灯丝座5前面，与灯丝座5直接相连，鉴于灯丝座5通过导线7与栅极电极9相连，处于负电位，则栅极装置18也处于负电位，其电位相对于阴极灯丝17电位高几十伏(具体值由电源控制器给出的电压设定)，对电子起到一定的加速和引导作用，这样可以控制射出电子的数量和速度。
所述聚焦装置是由环形电极(一)1、环形电极(二)19和环形电极(三)2构成；其中环形电极(三)2通过三个均与设置的绝缘球3与环形电极(一)1、环形电极(二)19相互绝缘，并且其后端同样通过三个绝缘球3与栅极装置前端18绝缘隔开，其通过导线与聚焦阳极电极13相连，且该聚焦阳极电极13的电压通过可变电阻来调节；环形电极(一)1和环形电极(二)19直接相连构成另一电极结构，且位于最前端的环形电极(一)1通过导线与连接法兰8相连处于零电位；热电子进入聚焦装置后由于受电场力的作用开始聚焦，最后发射出去。
如图4所示，所述支撑装置的陶瓷棒14固定在连接法兰8上，电子发射装置、栅极装置、聚焦装置、弹簧15和支撑板6全部固定在该陶瓷棒14上；弹簧位于灯丝座5与支撑板6之间，支撑板6通过螺钉紧固在陶瓷棒14上；绝缘球3装在栅极装置与环形电极(三)2之间和环形电极(三)2与环形电极(二)19之间，在图2、3、4上可看到，栅极装置、环形(三)2电极和环形(二)19电极都有凹槽设计，这样绝缘球3就可以很好的固定在上面，使装置保持很好的同轴度。
图6给出了电子枪各个电极的电压控制电路示意图，所述电子枪的栅极电极9、阴极电极10以及聚焦阳极电极13上的各个电压值设定由电源控制器进行设定，通过对上述各个电极设定不同的电压值，实现热电子的范围可调发射、电子束斑的大小可调等过程的调节。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.低能量电子枪，其特征在于，包括：
发射电子的电子发射装置，所述电子发射装置包括处于负电位的阴极灯丝、绝缘陶瓷、处于负电位的导电杆以及处于负电位的灯丝座；所述阴极灯丝固定在所述导电杆上，通电发热后释放出热电子；所述导电杆固定在所述绝缘陶瓷上并自所述绝缘陶瓷内部穿过；所述绝缘陶瓷位于栅极装置内，且通过所述灯丝座与所述栅极装置固定；
加速引导上述电子，用于控制电子的数量和速度的栅极装置，所述栅极装置处于负电位，且其电位高于阴极灯丝电位；所述栅极装置前端通过绝缘球与聚焦装置绝缘隔开，其后端与灯丝座相互配合将所述绝缘陶瓷固定于栅极装置内部；同时所述栅极装置中心开有用于阴极灯丝释放出的热电子通过的中心孔；
对上述电子形成的电子束进行形状约束的聚焦装置，所述聚焦装置由三个相互配合的环形电极构成；其中一个环形电极为正电位电极，其前端通过绝缘球与其余两个环形电极绝缘隔开，其后端同样通过绝缘球与栅极装置绝缘隔开；其余两个环形电极相互配合构成一电极结构，且该电极结构处于零电位；
将上述装置容纳于其腔体内的电子枪壳；
以及将上述电子发射装置、栅极装置以及聚焦装置固定于上述电子枪壳腔体内，起固定支撑作用的支撑装置；
所述电子枪上的栅极电极、阴极电极以及聚焦阳极电极上的各个电压值设定由电源控制器进行设定。
2.根据权利要求1所述的低能量电子枪，其特征在于：所述电子枪壳包括枪筒、底座以及连接法兰；所述枪筒与底座之间通过连接法兰相连接；且所述连接法兰上设置栅极电极、阴极电极以及聚焦阳极电极。
3.根据权利要求1所述的低能量电子枪，其特征在于：所述支撑装置包括陶瓷棒、支撑板、弹簧以及绝缘球；所述陶瓷棒一端固设于连接法兰上，另一端与支撑板相连接；所述弹簧设置于灯丝座与支撑板之间，起支撑和缓冲作用；所述绝缘球分别均匀设置于所述栅极装置前端与上述正电位电极之间以及正电位电极与零电位电极结构之间，起绝缘隔离作用。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106783479A (zh) * 2016-12-01 2017-05-31 西安智熔金属打印系统有限公司 一种电子枪及应用于其的电子束选区熔化装置
WO2019207958A1 (ja) * 2018-04-26 2019-10-31 国立大学法人名古屋大学 原子線発生装置、接合装置、表面改質方法及び接合方法
CN109596905B (zh) * 2018-12-10 2020-11-20 华北电力大学 一种真空下温度可快速变化的电子束辐射系统
CN109411314B (zh) * 2018-12-10 2020-11-10 华北电力大学 一种电子能量可控的电子枪
CN110676143B (zh) * 2019-09-17 2022-01-25 中国科学院国家空间科学中心 一种x射线管阴极结构
CN110783158B (zh) * 2019-11-05 2022-06-14 合肥工业大学 一种小型化低能栅控冷阴极电子枪
CN114141596B (zh) * 2021-11-30 2022-11-08 大连交通大学 一种5keV电子枪

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1126139C (zh) * 1996-09-18 2003-10-29 汤姆森管及展示有限公司 混合电子枪彩色显像管的制造方法
US6498349B1 (en) * 1997-02-05 2002-12-24 Ut-Battelle Electrostatically focused addressable field emission array chips (AFEA's) for high-speed massively parallel maskless digital E-beam direct write lithography and scanning electron microscopy
JP4052731B2 (ja) * 1998-06-18 2008-02-27 株式会社アドバンテスト 電子銃
GB9906886D0 (en) * 1999-03-26 1999-05-19 Bede Scient Instr Ltd Method and apparatus for prolonging the life of an X-ray target
CN204230202U (zh) * 2014-10-20 2015-03-25 大连交通大学 一种低能量电子枪

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