CN105470071B - 一种可控产生不同直径强流电子束的二极管装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可控产生不同直径强流电子束的二极管装置，包括：阳极外筒、阴极、绝缘板、引导磁体和电机；所述阴极设置在绝缘板上，绝缘板与阳极外筒形成密封真空，整个密封真空设置在引导磁体内，所述电机的动力输出杆穿过绝缘板与阴极连接；本发明的爆炸发射阴极可调装置能够调节不同直径的电子束产生，结构灵活多变，在高功率微波器件中可以很好的实现强流电子束直径的调节。

Description

一种可控产生不同直径强流电子束的二极管装置

技术领域

本发明专利涉及高功率微波器件技术领域，具体涉及一种可控产生不同直径强流电子束的二极管装置。

背景技术

目前，脉冲高功率微波源装置最通常实用的二极管电子束是以爆炸性过程为基础的，即阴极电子束发射为场致发射。场致电子发射并不需要提供给阴极源体内电子以额外的能量，而是靠强的外加电场来压抑物体的表面势垒，使发射体内的大量电子由于隧道效应穿透表面势垒逸出，形成场致电子发射。在高功率微波器件技术中，一般采用爆炸发射阴极产生强流电子束。阴阳极之间的电压为兆伏量级，电流为几千安培之几十千安培之间。在高功率微波器件调试过程中，需调整在器件中传输的电子束参数，即电子束电压和电子束束流强度。其主要工作步骤是破坏器件真空，拆除器件，改变二极管中阴极直径或阴极与阳极之间的距离，然后再重新安装器件，并采用真空产生系统重新使器件处于真空工作状态下。该过程需重复多次，直到得到器件工作在最佳状态的电子束参数。使用产生可变直径强流电子束的二极管装置可以在器件工作状态下，不需器件拆除及重新安装，通过转动连接不同直径阴极且带有正反螺纹的螺杆，就可以调整阴极发射直径或阴阳极间距。该发明装置可以极大提高器件调试过程中的工作效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种可控产生不同直径强流电子束的二极管装置，可以在器件工作状态下，不需器件拆除及重新安装，通过转动连接不同直径阴极且带有正反螺纹的螺杆，就可以调整阴极发射直径及阴阳极间距。本发明装置可以极大提高器件调试过程中的工作效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可控产生不同直径强流电子束的二极管装置，包括：阳极外筒、阴极、绝缘板、引导磁体和电机；所述阴极设置在绝缘板上，绝缘板与阳极外筒形成密封真空，整个密封真空设置在引导磁体内，所述电机的动力输出杆穿过绝缘板与阴极连接；

所述阴极包括：

圆筒形的阴极外壳，设置在阴极外壳内的第一石墨阴极，设置在第一石墨阴极内的隔离段，设置在隔离段内的第二石墨阴极和螺杆；

螺钉穿过阴极外壳和第一石墨阴极连接到隔离段上，

所述螺杆的一端设置有正螺纹一端设置有反螺纹，螺杆依次穿过阴极外壳、第一石墨阴极、隔离段后与第二石墨阴极连接，螺杆的反螺纹与第一石墨阴极上的螺纹啮合，螺杆的正螺纹与第二石墨阴极通过螺纹啮合，螺杆通过轴承固定连接在隔离段上，使得螺杆可以转动而不能轴向运动，

所述阴极外壳的一端密封，阴极外壳外设置有手柄，手柄穿过阴极外壳的密封端面与螺杆固定连接，通过转动手柄带动螺杆转动。

在上述技术方案中，所述第一石墨阴极的侧面设置有第一开槽，与第一开槽位置对应的隔离段上设置有第一楔子。

在上述技术方案中，所述第一开槽在石墨阴极上沿着螺杆轴线平行方向设置，第一开槽的宽度与第一楔子的外径相配合。

在上述技术方案中，所述第二石墨阴极的侧面上设置有第二楔子，与第二楔子位置相对于的隔离段上设置有第二开槽。

在上述技术方案中，所述第二开槽在隔离段上沿着螺杆轴线平行方向设置，第二开槽的宽度与第二楔子的外径相配合。

在上述技术方案中，所述隔离段与阴极外壳之间设置有定位卡环用于限定石墨阴极的移动距离。

在上述技术方案中，转动手柄带动螺杆转动，螺杆通过两端的螺纹带动第一石墨阴极和第二石墨阴极做方向相反的轴向运动。

在上述技术方案中，所述第一石墨阴极、第二石墨阴极及螺杆的螺纹距尺寸可调。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的爆炸发射阴极可调装置能够调节不同直径的电子束产生，结构灵活多变，在高功率微波器件中可以很好的实现强流电子束直径的调节。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是可调装置外形图;

图2是可变发射直径阴极的结构示意图；

其中：A是阳极，B是电子束发射直径可调阴极，C是绝缘子，D是电机，E是引导磁体。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括可变发射强流电子束直径阴极、阳极、绝缘子经真空密封连接构成真空腔。在高电压脉冲驱动下，当阴阳极在间距d之下的电场强度满足阴极的发射阈值，则强流电子束在引导磁体产生的轴向磁场引导下到达阳极，二极管导通。绝缘子主要起支撑阴极的作用，其材料一般为增强尼龙。引导磁体在真空腔内产生均匀轴向磁场，磁场强度一般为1T。

如图2 所示，阴极外形为圆柱结构，内部为圆筒结构，一端密封一端为开口端；从外至内依次为阴极外壳4，第一石墨阴极5、隔离段7和第二石墨阴极6，从位置关系可以看出两个第一石墨阴极5,6的直径是不一样的。

阴极中起到主要作用的是螺杆，螺杆的两端的表面上各自设置有螺纹，螺杆的一端设置正螺纹3，一端设置反螺纹2。螺杆依次穿过阴极外壳4的密封底面、第一石墨阴极5、隔离段7、第二石墨阴极6，螺杆上的正螺纹3与第二石墨阴极6上的螺纹啮合，螺杆上的反螺纹2与第一石墨阴极5上的螺纹啮合，螺杆通过轴承固定在隔离段7上，使得螺杆只能在顺时针或逆时针转动，而不能沿着螺杆轴线运动。为了能转动螺杆，与螺杆连接有一个手柄1，手柄1设置在阴极外壳4的密封底面侧，手柄穿过阴极外壳4与螺杆固定连接，使得转动手柄1就可以带动螺杆转动。为了保持在转动螺杆的过程中，阴极外壳1内的各个部件不能乱移动，在隔离段7与阴极外壳4之间通过螺钉8进行两者的固定，使得隔离段7和阴极外壳连接为一体，螺钉8穿过阴极外壳4、第一石墨阴极5后连接到隔离段。为了保证第一石墨阴极5能按照螺杆的轴线移动，因此在第一石墨阴极5的一个侧面第一开槽10，开槽的方向要和螺杆的轴线平行，然后再隔离段上设置一个第一楔子11，第一楔子11穿过第一石墨阴极5的第一开槽10，且第一楔子11的外径与第一开槽10的宽度相配合，使得第一石墨阴极5能通过第一开槽10沿着第一楔子11滑动。采用同样的原理，在第二石墨阴极6的侧面设置一个第二楔子13，然后再隔离段上设置第二开槽12，第二石墨阴极6通过第二楔子13能在第二开槽12内滑动。为了保证第一石墨阴极5的移动距离，因此在阴极外壳4与隔离段7之间设置有定位卡环9，限定第一石墨阴极5的移动距离。

如图3所示，当转动手柄后，螺杆通过螺纹分别与第一石墨阴极5、6啮合，第一石墨阴极5就沿着螺杆向着阴极外壳的外部移动，而同时第二石墨阴极6就沿着螺杆向着阴极外壳内部移动，直到第二石墨阴极6完全收缩到隔离段内，整个阴极外壳外只留有第一石墨阴极5。同样的道理，反转手柄，第一石墨阴极5就向着阴极外壳内移动，而第二石墨阴极6向着阴极外壳外移动，直到第一石墨阴极5完全收缩到阴极外壳内。

当第一石墨阴极5露出阴极外壳后而第二石墨阴极6完全收缩到隔离段内时，第一石墨阴极5发射电子，而第二石墨阴极6停止发射电子；同样的当第二石墨阴极6露出阴极外壳后而第一石墨阴极5完全收缩到隔离段内时，第二石墨阴极6发射电子，而第一石墨阴极5停止发射电子。石墨阴极发射电子需要满足图1中d的距离要求。

Claims (4)

1.一种可控产生不同直径强流电子束的二极管装置，其特征在于包括：阳极外筒、阴极、绝缘板、引导磁体和电机；所述阴极设置在绝缘板上，绝缘板与阳极外筒形成密封真空，整个密封真空设置在引导磁体内，所述电机的动力输出杆穿过绝缘板与阴极连接；

所述阴极包括：

圆筒形的阴极外壳（4），设置在阴极外壳内的第一石墨阴极（5），设置在第一石墨阴极（5）内的隔离段（7），设置在隔离段（7）内的第二石墨阴极（6）和螺杆；

螺钉（8）穿过阴极外壳（4）和第一石墨阴极（5）连接到隔离段（7）上，

所述螺杆的一端设置有正螺纹（3），另一端设置有反螺纹（2），螺杆依次穿过阴极外壳（4）、第一石墨阴极（5）、隔离段（7）后与第二石墨阴极（6）连接，螺杆的反螺纹（2）与第一石墨阴极（5）上的螺纹啮合，螺杆的正螺纹（3）与第二石墨阴极（6）通过螺纹啮合，螺杆通过轴承固定连接在隔离段（7）上，使得螺杆可以转动而不能轴向运动，

所述阴极外壳（4）的一端密封，电机的动力输出杆穿过阴极外壳（4）的密封端面与螺杆固定连接；

所述第一石墨阴极（5）的侧面设置有第一开槽（10），与第一开槽（10）位置对应的隔离段（7）上设置有第一楔子（11），所述第一开槽（10）在第一石墨阴极（5）上沿着螺杆轴线平行方向设置，第一开槽（10）的宽度与第一楔子（11）的外径相配合；

所述第二石墨阴极（6）的侧面上设置有第二楔子（13），与第二楔子（13）位置相对应的隔离段（7）上设置有第二开槽（12），所述第二开槽（12）在隔离段（7）上沿着螺杆轴线平行方向设置，第二开槽（10）的宽度与第二楔子（13）的外径相配合。

2.根据权利要求1所述的一种可控产生不同直径强流电子束的二极管装置，其特征在于所述隔离段（7）与阴极外壳（4）之间设置有定位卡环（9）,用于限定第一石墨阴极（5）的移动距离。

3.根据权利要求1～2任一所述一种可控产生不同直径强流电子束的二极管装置，其特征在于转动手柄（1）带动螺杆转动，螺杆通过两端的螺纹带动第一石墨阴极（5）和第二石墨阴极（6）做方向相反的轴向运动。

4.根据权利要求3所述的一种可控产生不同直径强流电子束的二极管装置，其特征在于所述第一石墨阴极、第二石墨阴极及螺杆的螺纹距尺寸可调。