CN106229246B - 真空电子磁控管的冷阴极电子枪 - Google Patents

Abstract

本发明公开真空电子磁控管的冷阴极电子枪，磁控管上设置有强磁场，该冷阴极电子枪包括：阳极单元，阳极单元呈环状结构，且内部形成一个容纳腔；铜基底，铜基底呈空心柱状，且与阳极单元同轴相间隔地设置，铜基底的一端延伸至容纳腔中；冷阴极，冷阴极包覆于铜基底的外表面上；加热阴极，加热阴极和铜基底同轴相间隔设置，且加热阴极的表面能够发射电子。该真空电子磁控管的冷阴极电子枪克服了现有技术中的冷阴极寿命不高的问题，提高了冷阴极电子枪的寿命。

Description

真空电子磁控管的冷阴极电子枪

技术领域

本发明涉及真空电子磁控管的冷阴极电子枪。

背景技术

磁控管在微波加热、医疗辐射、雷达探测和成像等领域发挥着重要作用。目前市面上的磁控管大都使用热阴极。

该类热阴极具有发射电流大，工艺稳定性高等优点。但是由于该类器件输出功率较高，所需阴极发射电流密度较大，导致了阴极的寿命非常短。目前普通热阴极的寿命大约1000小时。为了提高器件的寿命，人们采取了各种措施，如改变阴极的材料和阴极结构等。但效果都不是很理想。

那么亟需设计一种有高寿命的冷阴极电子枪。

发明内容

本发明的目的是提供一种真空电子磁控管的冷阴极电子枪，该真空电子磁控管的冷阴极电子枪克服了现有技术中的冷阴极寿命不高的问题，提高了冷阴极电子枪的寿命。

为了实现上述目的，本发明提供了一种真空电子磁控管的冷阴极电子枪，磁控管上设置有强磁场，该冷阴极电子枪包括：阳极单元，所述阳极单元呈环状结构，且内部形成一个容纳腔；

铜基底，所述铜基底呈空心柱状，且与所述阳极单元同轴相间隔地设置，所述铜基底的一端延伸至所述容纳腔中；

冷阴极，所述冷阴极包覆于所述铜基底的外表面上；

加热阴极，所述加热阴极和所述铜基底同轴相间隔设置，且所述加热阴极的表面能够发射电子。

优选地，所述加热阴极包括：发射单元；

阴极套，所述阴极套的一端固接有发射单元；

第一氧化铝粉，所述第一氧化铝粉分布于所述阴极套的内表面上；

第一加热单元，所述第一加热单元设置于所述阴极套的内部，且所述第一氧化铝粉设置于所述第一加热单元和所述阴极套之间。

优选地，所述加热阴极还包括：绝缘陶瓷，所述绝缘陶瓷包覆于所述阴极套的外表面上。

优选地，所述第一加热单元为第一加热灯丝。

优选地，所述冷阴极呈环状，且多个所述冷阴极相间隔地套接于所述铜基底的外表面上。

优选地，该冷阴极电子枪还包括：金属圆环，所述金属圆环套接于所述铜基底的外表面上，且设置于相邻的两个冷阴极之间。

优选地，该冷阴极电子枪还包括：第二氧化铝粉，所述第二氧化铝粉分布于所述铜基底的内表面上；

第二加热灯丝，所述第二加热灯丝设置于所述铜基底的内部，且所述第二氧化铝粉设置于所述第二加热灯丝和所述阴极套之间。

通过上述实施方式，本发明的冷阴极电子枪可以应用到磁控管中，结构简单，制备方便，具有很大市场应用前景。阴极因其发射电流密度大、寿命高而最为引人注目，报道的冷阴极寿命最高可达1万小时。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是说明本发明的一种真空电子磁控管的冷阴极电子枪的结构示意图；

图2是说明本发明的一种真空电子磁控管的冷阴极电子枪的加热阴极结构示意图；以及

图3是说明本发明的一种真空电子磁控管的冷阴极电子枪的冷阴极、金属圆环、铜基底和第二加热灯丝的结构示意图。

附图标记说明

1 阳极单元 2 铜基底

3 加热阴极 4 冷阴极

31 发射单元 32 阴极套

33 绝缘陶瓷 34 第一加热单元

35 第一氧化铝粉 5 金属圆环

6 第二加热灯丝

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指如图1所示的上下左右。“内、外”是指具体轮廓的内与外。“远、近”是指相对于某个部件的远与近。

本发明提供一种真空电子磁控管的冷阴极4电子枪，磁控管上设置有强磁场，该冷阴极4电子枪包括：阳极单元1，所述阳极单元1呈环状结构，且内部形成一个容纳腔；

铜基底2，所述铜基底2呈空心柱状，且与所述阳极单元1同轴相间隔地设置，所述铜基底2的一端延伸至所述容纳腔中；

冷阴极4，所述冷阴极4包覆于所述铜基底2的外表面上；

加热阴极3，所述加热阴极3和所述铜基底2同轴相间隔设置，且所述加热阴极3的表面能够发射电子。

图1中的阳极单元1的结构由振荡器的工作频率和输出功率决定。冷阴极4的铜基底2的上面安装着冷阴极4。加热阴极3的作用是在振荡器预热阶段和启振初期给冷阴极4提供热量，并提供整管启振的初始电子流。工作时，阳极单元1的电位比加热阴极3和冷阴极4的电位高。在正电压的作用下，从热阴极表面发射的电子会飞向阳极表面。振荡器外部有强磁场，快速飞向阳极表面的电子在洛伦兹力的作用下，大部分无法达到阳极单元1的表面，而螺旋飞向冷阴极4表面，对冷阴极4表面形成热轰击，使冷阴极4的温度迅速升温，最终达到冷阴极4的工作温度值。然后切断辅助加热阴极3的电源，使辅助加热阴极3不再发射电子。由于冷阴极4的温度达到其工作温度，在阳极单元1和冷阴极4之间强电场的作用下，冷阴极4表面将会发射出电子。此后，和热阴极磁控管工作方式一样，电子在强电场和外部磁场的共同作用下进行工作，使器件输出相应的功率和频率。

在本发明的一种具体实施方式中，如图2所示，所述加热阴极3可以包括：发射单元31；

阴极套32，所述阴极套32的一端固接有发射单元31；

第一氧化铝粉35，所述第一氧化铝粉35分布于所述阴极套32的内表面上；

第一加热单元34，所述第一加热单元34设置于所述阴极套32的内部，且所述第一氧化铝粉35设置于所述第一加热单元34和所述阴极套32之间。

其中，发射单元31为常规阴极。阴极套32为高熔点材料，如钼、钽等。绝缘陶瓷33和第一氧化铝粉35在辅助加热阴极3结构中起绝缘作用。第一灯丝的作用为对阴极加热，通电时其会发热，通过热传导，将热量传给发射单元31，使其温度达到工作温度，在阳极板电压的作用下发射电子。

在该种实施方式中，所述加热阴极3还可以包括：绝缘陶瓷33，所述绝缘陶瓷33包覆于所述阴极套32的外表面上。

在该种实施方式中，所述第一加热单元34为第一加热灯丝。

在本发明的一种具体实施方式中，所述冷阴极4呈环状，且多个所述冷阴极4相间隔地套接于所述铜基底2的外表面上。

在该种实施方式中，该冷阴极4电子枪还可以包括：金属圆环5，所述金属圆环5套接于所述铜基底2的外表面上，且设置于相邻的两个冷阴极4之间。

在本发明的一种具体实施方式中，如图3所示，该冷阴极4电子枪还可以包括：第二氧化铝粉，所述第二氧化铝粉分布于所述铜基底2的内表面上；

第二加热灯丝6，所述第二加热灯丝6设置于所述铜基底2的内部，且所述第二氧化铝粉设置于所述第二加热灯丝6和所述阴极套32之间。

该图3中冷阴极4的铜基底2内部可以被掏空，安装上灯丝和氧化铝粉(填充在灯丝与铜基底2之间充当绝缘材料)，通过给灯丝加电，可以对冷阴极4传导加热。铜基座上交叉分布着圆环状的冷阴极4和金属圆环5。冷阴极4和金属圆环5的内径相同，且等于安装它们的铜基底2的外径。金属圆环5为高熔点金属材料，如钽、钼等，厚度5±2um，外直径比冷阴极4外直径大2mm。冷阴极4为铝酸盐钡钨阴极。在加热阴极3或铜基底2内灯丝加热的情况下，冷阴极4的温度达到铝酸盐钡钨阴极的工作温度后，将有电子从冷阴极4表面溢出。在阳极和冷阴极4之间高电压的作用下，溢出电子将从金属圆环5侧端面飞出。在加速电压和外部磁场的作用下，电子将在冷阴极4和阳极之间做螺旋运动，并与高频结构相互作用，将部分能量转移给高频场，转化为振荡器的输出能量。此外，阴极表面飞出的大部分电子会重新飞回阴极表面，对阴极形成热轰击，使冷阴极4温度继续升高。此时就可以关掉加热阴极3，并适当调节冷阴极4内部灯丝的电参数，使冷阴极4表面的温度在其工作区间。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (7)

1.一种真空电子磁控管的冷阴极电子枪，磁控管上设置有强磁场，其特征在于，该冷阴极电子枪包括：阳极单元(1)，所述阳极单元(1)呈环状结构，且内部形成一个容纳腔；

铜基底(2)，所述铜基底(2)呈空心柱状，且与所述阳极单元(1)同轴相间隔地设置，所述铜基底(2)的一端延伸至所述容纳腔中；

冷阴极(4)，所述冷阴极(4)包覆于所述铜基底(2)的外表面上；

加热阴极(3)，所述加热阴极(3)和所述铜基底(2)同轴相间隔设置，且所述加热阴极(3)的表面能够发射电子；

所述阳极单元(1)的电位比加热阴极(3)和冷阴极(4)的电位高；在正电压的作用下，从热阴极表面发射的电子会飞向阳极表面；振荡器外部有所述强磁场，快速飞向阳极表面的电子在洛伦兹力的作用下，大部分无法达到阳极单元(1)的表面，而螺旋飞向冷阴极(4)表面，对冷阴极(4)表面形成热轰击，使冷阴极(4)的温度迅速升温，最终达到冷阴极(4)的工作温度值。

2.根据权利要求1所述的真空电子磁控管的冷阴极电子枪，其特征在于，所述加热阴极(3)包括：发射单元(31)；

阴极套(32)，所述阴极套(32)的一端固接有发射单元(31)；

第一氧化铝粉(35)，所述第一氧化铝粉(35)分布于所述阴极套(32)的内表面上；

第一加热单元(34)，所述第一加热单元(34)设置于所述阴极套(32)的内部，且所述第一氧化铝粉(35)设置于所述第一加热单元(34)和所述阴极套(32)之间。

3.根据权利要求2所述的真空电子磁控管的冷阴极电子枪，其特征在于，所述加热阴极(3)还包括：绝缘陶瓷(33)，所述绝缘陶瓷(33)包覆于所述阴极套(32)的外表面上。

4.根据权利要求2所述的真空电子磁控管的冷阴极电子枪，其特征在于，所述第一加热单元(34)为第一加热灯丝。

5.根据权利要求1所述的真空电子磁控管的冷阴极电子枪，其特征在于，所述冷阴极(4)呈环状，且多个所述冷阴极(4)相间隔地套接于所述铜基底(2)的外表面上。

6.根据权利要求5所述的真空电子磁控管的冷阴极电子枪，其特征在于，该冷阴极(4)电子枪还包括：金属圆环(5)，所述金属圆环(5)套接于所述铜基底(2)的外表面上，且设置于相邻的两个冷阴极(4)之间。

7.根据权利要求1所述的真空电子磁控管的冷阴极电子枪，其特征在于，该冷阴极(4)电子枪还包括：第二氧化铝粉，所述第二氧化铝粉分布于所述铜基底(2)的内表面上；

第二加热灯丝(6)，所述第二加热灯丝(6)设置于所述铜基底(2)的内部，且所述第二氧化铝粉设置于所述第二加热灯丝(6)和所述阴极套(32)之间。