CN109786192A - 电子枪组件、其工作方法及包含该电子枪组件的微波管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子枪组件，其包括：阴极、阳极和控制极，所述控制极位于所述阴极与阳极之间。该电子枪组件仅需较低的电压即可控制电子的产生，在高的工作电压和重复频率的电路中，可减少热量的产生。本发明还公开了该电子枪组件的工作方法及包含该电子枪组件的微波管。

Description

电子枪组件、其工作方法及包含该电子枪组件的微波管

技术领域

本发明涉及真空电子器件领域。更具体地，涉及一种电子枪组件、其工作方法及包含该电子枪组件的微波管。

背景技术

电子枪作为微波管中的重要组成部分，可发射出具有一定能量、一定流强、一定束流直径和发射角的电子束流注入到微波管中。其中，速调管阴极和阳极间存在一定的电容值，在电路中将会有热量产生，经研究发现产生的热量正比于CU²f。而高功率微波管工作电压比较高，达万伏以上，当重复频率较高(如10KHz)时，产生的热量较大，从而影响整机系统的性能。

因此，需要提供一种新的电子枪组件，以解决上述存在的技术问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种电子枪组件，该电子枪组件即便在高的工作电压和重复频率的条件下，仅需较低的电压即可控制电子的产生，在高的工作电压和重复频率的电路中，可减少热量的产生。

本发明的第二个目的在于提供一种电子枪组件的工作方法，该工作方法使得其在高的工作电压和重复频率的条件下，可产生较少的热量。

本发明的第三个目的在于提供一种微波管。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种电子枪组件，其包括：阴极、阳极和控制极，所述控制极位于所述阴极与阳极之间。

优选地，所述电子枪组件还包括与阴极相连的，用于给阴极加热的热子。

优选地，所述电子枪组件还包括位于所述阴极与控制极之间的聚焦极，所述聚焦极与阴极同电位。

优选地，所述电子枪组件还包括位于热子和聚焦极之间的热屏。

优选地，所述热子为金属热丝，所述金属热丝选自钨丝或铼钨丝。

优选地，所述阴极与阳极和控制极相互绝缘设置。

优选地，所述电子枪组件还包括有绝缘瓷环，所述绝缘瓷环包含若干电极封接件，所述电极封接件分别与所述阴极、控制极结合固定。

优选地，所述电子枪组件还包括用于调整阴极磁场的电子枪磁屏，所述电子枪磁屏的一端与所述阳极结合固定，另一端与所述绝缘磁环结合固定。

为达到上述第二个目的，本发明提供上述电子枪组件的工作方法，该工作方法包括：

在阳极和阴极间施加电压；

热子将电能转变成热能并对阴极加热；

向控制极施加相对于阴极为正电压的电压，受热后的阴极发射电子；

向控制极施加相对于阴极为负电压的电压，该电子枪组件处于截止状态。

为达到上述第三个目的，本发明还提供包含上述第一个目的中的电子枪组件的微波管。

本发明的有益效果如下：

根据本发明的第一个目的，本发明中提供的电子枪组件中，设置位于阴极和阳极之间的控制极，使得使用该电子枪组件的微波管在电路中产生较少的热量。根据本发明的第二个目的，本发明中提供的电子枪组件的工作方法中，通过在控制极上相对于阴极施加负电压，使电子枪处于截止状态，在控制极上相对于阴极施加正电压，使阴极发射电子的方法，使得该电子枪组件的截止、发射电压差与原工作电压比大幅度降低。根据本发明的第三个目的，本发明提供的包含有该电子枪组件的微波管也具有该电子枪组件所带来的有益效果。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出实施例电子枪组件的结构示意图。

图2示出实施例1中电子枪组件处于发射状态时，阴极发射电子的情况。

图3示出实施例电子枪组件处于截止状态时阴极区等势面分布图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

一方面，本发明的一个实施例提供一种电子枪组件，如图1所示，该电子枪组件包括阴极1、阳极7和控制极9，所述控制极9位于所述阴极1与阳极7之间。设置位于阴极1和阳极7之间的控制极9，当使所述控制极相对于阴极施加负电压时，电子枪处于截止状态，相对于阴极施加正电压时，阴极发射电子，使电子枪组件实现由控制极控制电子的发射和截止，进而解决电子枪组件在高重复频率(高至10kHz)、高电压(万伏以上)的工作条件下工作时产热量大的问题。

电子枪组件中还包括与阴极1相连的，用于给阴极1加热的热子3。通过热子给阴极加热，使得该电子枪组件阴极发射电子。阴极1包括阴极筒2，阴极1通过所述阴极铜2与热子3相连。热子3为金属热丝。在一个优选示例中，所述金属热丝选自钨丝或铼钨丝，其具有较高的熔点和导热性，既能快速给阴极加热，又能防止电子枪组件在使用过程中使其被熔化。

在一个优选示例中，所述电子枪组件还包括位于所述阴极1与控制极9之间的聚焦极10，所述聚焦极10与阴极1同电位。聚焦极起到调节电子注轨迹的作用。此外，在电子枪组件中同时设置聚焦极和控制极能进一步降低控制阴极发射的电压，从而进一步减少热量的损失。

进一步地，在一个优选示例中，所述电子枪组件还包括位于热子3和聚焦极10之间的热屏5。更优选地，所述电子枪组件还包括热屏座4，将所述热子3与热屏5连接在热屏座4上，再将该热屏座4与聚焦极10激光焊接。

该电子枪结构中，所述阴极1与阳极7和控制极9相互绝缘设置，从而防止短路的情况发生。在一个优选示例中，所述述电子枪组件还包括有绝缘瓷环6，所述绝缘瓷环6包含若干电极封接件(11,12)，所述电极封接件(11,12)分别与所述阴极1、控制极9结合固定，从而实现各电极间绝缘设置。绝缘瓷环6的环外壁可设置为波纹结构，以提高电子枪组件的耐高压性。

在一个优选示例中，所述电子枪组件还包括用于调整阴极磁场的电子枪磁屏8，所述电子枪磁屏8的一端与所述阳极7结合固定，另一端与所述绝缘磁环6结合固定。电子枪磁屏的设置使得该电子枪组件的结构更紧凑，同时使阴极磁场更稳定，更利于电子的稳定发射。

此外，本实施例中，阳极7的材质包括但不限于为无氧铜、阴极1的材质包括但不限于为钡钨、控制极和聚焦极的材质包括但不限于钼。

另一方面，本发明的又一个实施例提供一种电子枪组件的工作方法，该工作方法包括：

在阳极1和阴极7间施加电压；

通电后，热子3将电能转变成热能并对阴极1加热；

向控制极9施加相对于阴极1为正电压的电压时，受热后的阴极1发射电子；

向控制极9施加相对于阴极1为负电压的电压时，该电子枪组件处于截止状态。

可以理解，上述在阳极和阴极间施加的电压为阴极相对于阳极为负电压的电压。进一步地，通过向控制极施加相对于阴极不同的电压，以控制该电子枪组件的发射状态，从而使该电子枪组件获得相比较其他不含控制极电子枪组件而言，在高电压高重复频率的工作状态下，产生更少的热量。

又一方面，本发明的又一个实施例提供一种微波管，该微波管中包含具有上述工作方法的电子枪组件。

本领域技术人员可以毫无疑义的理解该微波管中还包含其他的微波管中的常规组件，在此不赘述。

以下，结合一些具体的实施例对本发明的技术方案进行进一步地说明：

实施例1

电子枪组件，包括：阴极1、阳极7、聚焦极10、控制极9和给阴极1加热的钨丝3，控制极9位于阴极1与阳极7之间，聚焦极10位于阴极1与控制极9之间，且聚焦极10与阴极1同电位设置；该电子枪组件还包括有含有若干电极封接件(11,12)的绝缘瓷环6，各电极封接件(11,12)分别与阴极1、控制极9结合固定，进而实现各电极间的绝缘设置；此外，该电子枪组件中，还包括分别与阳极7和绝缘瓷环6结合固定的用于调节阴极磁场的电子枪磁屏8。

该电子枪组件电容为20pF，工作时，在阳极7和阴极1间施加26kV的电压(相对于阴极)；

通电后，热子3将电能转变成热能并对阴极1加热；

利用EGUN进行计算，向控制极9施加相对于阴极为1.5kV的电压时，受热后的阴极1发射电子注，电子枪组件发射电流为2A，如图2所示，图2示出了该电子枪组件处于发射状态时，阴极发射电子的情况；

利用Ansoft Maxwell软件计算并向控制极施加相对于阴极电压为-5kV的电压，该电子枪组件处于截止状态，如图3所示。

作为对比，使用与本申请结构相似，但不含该控制极的电子枪组件发射电子，该电子枪组件的电容为12pF，在阳极和阴极间施加26kV的电压时，且经测定，使用本实施例的电子枪组件按上述方法工作时，其消耗功率仅为该对比例的10.4％，有了大幅度的下降。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种电子枪组件，其特征在于，包括：阴极、阳极和控制极，所述控制极位于所述阴极与阳极之间。

2.根据权利要求1所述的电子枪组件，其特征在于，所述电子枪组件还包括与阴极相连的，用于给阴极加热的热子。

3.根据权利要求2所述的电子枪组件，其特征在于，所述电子枪组件还包括位于所述阴极与控制极之间的聚焦极，所述聚焦极与阴极同电位。

4.根据权利要求3所述的电子枪组件，其特征在于，所述电子枪组件还包括位于热子和聚焦极之间的热屏。

5.根据权利要求3所述的电子枪组件，其特征在于，所述热子为金属热丝，所述金属热丝选自钨丝或铼钨丝。

6.根据权利要求1或3所述的电子枪组件，其特征在于，所述阴极与阳极和控制极相互绝缘设置。

7.根据权利要求6所述的电子枪组件，其特征在于，所述电子枪组件还包括有绝缘瓷环，所述绝缘瓷环包含若干电极封接件，所述电极封接件分别与所述阴极、控制极结合固定。

8.根据权利要求7所述的电子枪组件，其特征在于，所述电子枪组件还包括用于调整阴极磁场的电子枪磁屏，所述电子枪磁屏的一端与所述阳极结合固定，另一端与所述绝缘磁环结合固定。

9.如权利要求1-8任一项所述的电子枪组件的工作方法，其特征在于，该工作方法包括：

在阳极和阴极间施加电压；

热子将电能转变成热能并对阴极加热；

向控制极施加相对于阴极为正电压的电压，受热后的阴极发射电子；

向控制极施加相对于阴极为负电压的电压，该电子枪组件处于截止状态。

10.一种微波管，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的电子枪组件。