CN109192637A - 一种离子隔热收集装置及具有该装置的电子枪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离子隔热收集装置，包括收集器、金属杆和圆盘；收集器通过所述金属杆与所述圆盘连接；收集器设置于金属杆顶端端部；圆盘中心设置有第一通孔，金属杆的底面半径与第一通孔半径相同，金属杆贯穿第一通孔；收集器包括下端支撑圆盘和上端收集圆盘，所述下端支撑圆盘和上端收集圆盘一体成形，上端收集圆盘中间为有弧度的凹形结构；第一通孔的四周设置有四个间隔距离相同的第二通孔；金属杆为实心结构。本发明实现了正离子收集90％以上，二次电子被完全封闭在其中的凹形结构中，离子轰击热量由特殊的传导及隔热结构化解，保证了阴极发射环带温度均匀及稳定性，同时保证了电子注的高质量和高稳定性。

Description

一种离子隔热收集装置及具有该装置的电子枪
技术领域
本发明属于真空电子回旋器件技术领域，具体涉及一种离子隔热收集装置及具有该装置的电子枪。
背景技术
电子枪是加速器的电子注射器，它发射出具有一定能量、一定流强、一定束流直径和反射角的电子束流注入到加速管。用来为电子加速器提供电子束的电子枪一般分为热发射和场致发射两种，电子枪的功能在于给出满足要求的电子束，电子枪能稳定提供高质量的电子注射，特别是阴极的稳定发射能力，是稳定工作、提高整管工作寿命的关键。然而现有电子枪结构没有加装能够实现离子隔热收集的装置，在电子枪区，由于电子和背景气体产生碰撞，会电离出正离子，且部分电子回击电子枪产生二次电子发生，进而对需要的电子注产生不稳定影响，如何回收正离子和二次电子，提高电子注的质量，是需要思考的问题。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的离子隔热收集装置解决了现有的电子枪中产生的正离子和二次电子对电子注产生不稳定影响的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种离子隔热收集装置，包括收集器、金属杆和圆盘；
所述收集器通过所述金属杆与所述圆盘连接；
所述收集器设置于金属杆顶端端部；
所述圆盘中心设置有第一通孔，所述金属杆的底面半径与第一通孔半径相同，所述金属杆贯穿第一通孔；
所述收集器包括下端支撑圆盘和上端收集圆盘，所述下端支撑圆盘和上端收集圆盘一体成形，所述上端收集圆盘中间为有弧度的凹形结构；
所述第一通孔的四周设置有四个间隔距离相同的第二通孔；
所述金属杆为实心结构。
进一步地，所述收集器中，上端收集圆盘的凹形结构直径为9mm，且凹形结构的最大深度为4mm；
所述金属杆为圆柱体，其底面半径为3mm，高度为25mm；
所述圆盘半径为6mm，其通孔半径为1mm。
进一步地，
所述收集器用于收集正离子和二次电子；
所述金属杆用于导热；
所述圆盘用于将所述隔热收集装置与电子枪连接，防止金属杆摇晃。
一种具有离子隔热收集装置的电子枪，包括离子隔热收集装置及顶部打孔的金属体，所述离子隔热收集装置通过圆盘与顶部打孔的金属体连接；
所述下端支撑圆盘与电子枪顶端端部之间具有空隙，且下端支撑圆盘边缘和电子枪通过焊接连接。
本发明的有益效果为：本发明提供的离子隔热收集装置及具有该装置的电子枪，实现了正离子收集90％以上，二次电子被完全封闭在其中的凹形结构中，离子轰击热量由特殊的传导及隔热结构化解，保证了阴极发射环带温度均匀及稳定性，同时保证了电子注的高质量和高稳定性。
附图说明
图1为本发明提供的实施例中离子隔热收集装置结构示意图。
图2为本发明提供的实施例中离子隔热收集装置剖视图。
图3为本发明提供的实施例中具有离子隔热收集装置的电子枪部分结构示意图。
图4为本发明提供的实施例中具有离子隔热收集装置的电子枪内部细节结构示意图。
图5为本发明提供的实施例中为电子枪发射的电子注离散情况对比图。
其中：1、上端收集圆盘；2、下端支撑圆盘；3、圆盘；4、金属杆。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1-2所示，一种离子隔热收集装置，其特征在于，包括收集器、金属杆4和圆盘3；收集器通过金属杆4与圆盘3连接；收集器设置于金属杆4顶端端部；圆盘3中心设置有第一通孔，金属杆的底面半径与第一通孔半径相同，且金属杆贯穿第一通孔；收集器包括下端支撑圆盘2和上端收集圆盘1，下端支撑圆盘2和上端收集圆盘1一体成形，上端收集圆盘1中间为有弧度的凹形结构；第一通孔的四周设置有四个间隔距离相同的第二通孔，设置的第二通孔用于连接电子腔的上下两腔使用，便于抽真空；金属杆4实心结构，有利于快速导热。
其中，上述收集器中，上端收集圆盘1的凹形结构直径为9mm，且凹形结构的最大深度为4mm；
金属杆1为圆柱形，其半径为3mm，长度为25mm；
圆盘3半径为6mm，其通孔半径为1mm。
上述收集器用于收集正离子和二次电子；金属杆1用于导热，把正离子和二次电子打在凹形结构时产生的热量快速传递出去，以避免电子枪造成热变从而影响电子发生质量；圆盘3用于将隔热收集装置与电子枪连接，起固定作用，防止金属杆4摇晃。
在本发明的一个实施例中，如图3-4所示，还提供了一种电子枪，包括上述离子隔热收集装置及顶部打孔的金属体；电子枪阴极顶部原本是密封的金属整体，为了加装离子隔热收集装置，把安装在阴极发射环带的顶部中心，通过圆盘3通过与顶部打孔的金属体连接，此处的圆盘3不需要与电子枪焊接连接，小圆盘3和电子枪结构接触，防止金属杆4左右摇晃，起到固定作用；下端支撑圆盘2与电子枪顶端端部之间间隔一定空隙，防止上端收集圆盘1产生的热量传递到电子枪结构中，且下端支撑圆盘2边缘和电子枪通过焊接连接。
在本发明的一个实施例中，利用Magic仿真计算具有离子隔热收集装置前后的电子枪发射的电子注离散情况，如图5所示为电子枪发射的电子注离散情况对比，可以明显看出，和不具有离子隔热收集装置的电子枪相比，加装该装置后，正离子和二次电子明显减少，电子注的质量大大提高；同时，在实验室内对Ka波段回旋行波管加装该装置，并进行了热测试实验，通过热实验平台记录下的数据，其实验结果如表1所示；
表1：实验结果统计表
研究内容 有装置 无装置
电离电荷与发射电荷密度比 2.5:1 0.1:1
电子注速度离散(％) >10 <2
发射电流波动(％) 20 2
互作用能量离散(％) 10 1
杂散电子吸能占比(％) 20 1
输出功率波动(％) 20 3
信噪比(dBc) -30 -60
本发明的有益效果为：本发明提供的离子隔热收集装置及具有该装置的电子枪，实现了正离子收集90％以上，二次电子被完全封闭在其中的凹形结构中，离子轰击热量由特殊的传导及隔热结构化解，保证了阴极发射环带温度均匀及稳定性，同时保证了电子注的高质量和高稳定性。

Claims (4)

1.一种离子隔热收集装置，其特征在于，包括收集器、金属杆(4)和圆盘(3)；
所述收集器通过所述金属杆(4)与所述圆盘(3)连接；
所述收集器设置于金属杆(4)顶端端部；
所述圆盘(3)中心设置有第一通孔，所述金属杆(4)的底面半径与第一通孔半径相同，所述金属杆(4)贯穿第一通孔；
所述收集器包括下端支撑圆盘(1)和上端收集圆盘(2)，所述下端支撑圆盘(1)和上端收集圆盘(2)一体成形，所述上端收集圆盘(1)中间为有弧度的凹形结构；
所述第一通孔的四周设置有四个间隔距离相同的第二通孔；
所述金属杆(4)为实心结构。
2.根据权利要求1所述的离子隔热收集装置，其特征在于，所述收集器中，上端收集圆盘(1)的凹形结构直径为9mm，且凹形结构的最大深度为4mm；
所述金属杆(4)为圆柱体，其底面半径为3mm，高度为25mm；
所述圆盘(3)半径为6mm，其通孔半径为1mm。
3.根据权利要求1所述的离子隔热收集装置，其特征在于，
所述收集器用于收集正离子和二次电子；
所述金属杆(4)用于导热；
所述圆盘(3)用于将所述隔热收集装置与电子枪连接，防止金属杆(4)摇晃。
4.一种具有离子隔热收集装置的电子枪，其特征在于，包括权利要求1-4所述的离子隔热收集装置及顶部打孔的金属体，所述离子隔热收集装置通过圆盘(4)与顶部打孔的金属体连接；
所述下端支撑圆盘(2)与电子枪顶端端部之间具有空隙，且下端支撑圆盘(2)边缘和电子枪通过焊接连接。
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