CN109855509A - 一种利用机械调谐测量电子束流直径的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种利用机械调谐测试电子束流直径的方法，所用设备包括电子束发射系统、电子束收集系统、真空陶瓷外壳、排气系统、微调系统、电流表，电子束发射系统发射的电子被电子束收集极收集，由电流表、电子束收集极及大地之间构成的回路中有电流流过，电流表显示数字，屏蔽片在移动过程中遮挡电子，被遮挡电子的数量与电流表读数成成线性关系，当电子束全部被屏蔽片遮挡后，电流表读数饱和，不在变化。通过电流表出现读数及电流表读数不在随屏蔽片移动而变化时，刻度盘前后的刻度差就是电子束直径。有益效果：测试过程简便，可重复多次测试；测试精度达到0.02mm，对电真空器件的研究具有重要的意义。
Description
技术领域
本发明属于物理电子技术应用领域，具体来说，是涉及一种利用机械调谐测试电子束流直径的方法。
背景技术
各类电真空器件如X射线管、显像管、行波管等工作时，内部电子束流密度及直径对器件电学参数具有很大的影响。就X射线管而言，集中朝着大功率和小焦点发展，小的焦点可以使扫描图像更加清晰，这就要求从阴极发出的电子束具有很小的直径，因此研究与应用过程中，需要准确测试电子束流直径。如果在大气环境中直接利用感光片成像法测试电子束流直径，测试结果将受到空气中各种粒子的散射影响，如果将感光片直接植入真空系统进行测试，后续还需要破坏真空环境才能读出电子束流直径大小，使得测试方法比较复杂。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种准确便捷的、利用机械调谐测量电真空器件电子束流直径的装置。该装置可以多次测量同一电子束发射系统发射的电子束流直径大小，这对于电真空器件特别是带状电子注器件的研究具有重要作用。
本发明采用如下技术方案：一种利用机械调谐测试电子束流直径的方法，所用设备包括电子束发射系统、电子束收集系统、真空陶瓷外壳、排气系统、微调系统、电流表，所述电子束发射系统、电子束收集系统分别固定在真空陶瓷外壳相对的两端，排气系统、微调系统连接于真空陶瓷外壳；所述电子束收集系统有电子束收集极、散热片，散热片固定于电子束收集极外表面，电子束收集极前面在真空陶瓷外壳内并且与电子束发射系统的发射枪相对设置，电子束收集极连接电流表的正极，电流表的负极接地；所述排气系统是在真空陶瓷外壳开一个排气孔，排气孔接通排气管，排气管上端固定有排气管法兰，排气管法兰用来连接真空泵的抽气管；所述微调系统包括调谐引出筒，弹性管组件和刻度盘，微调系统接地，调谐引出筒侧壁与真空陶瓷外壳气密性连接，弹性管组件包括固定套、弹性管、调谐螺杆、屏蔽片、T型连接杆，屏蔽片经过调谐引出筒伸入真空陶瓷外壳内，屏蔽片固定在T型连接杆端头，固定套是一侧有底、一侧敞口的筒形，T型连接杆有凸缘，凸缘上固定连接弹性管的一端，弹性管的另一端固定连接固定套的底面，固定套固定连接调谐引出筒将调谐引出筒一端封闭，调谐螺杆下部穿过固定套的底进入弹性管内部且端面与T型连接杆顶触，刻度盘包括轴向刻度筒和径向刻度筒两部分，轴向刻度筒与固定套固定在一起，径向刻度筒套接轴向刻度筒，径向刻度筒有内螺纹，径向刻度筒的内螺纹与调谐螺杆的外螺纹相配合；测量时将排气系统与真空抽气机相连通，对真空陶瓷外壳进行排气，待内部真空度达到1×10-7Pa以上，将排气系统从真空抽气机上封离，将电流表正极接在电子束收集极上，负极接地，接通电子束发射系统高压源，缓慢旋转径向刻度筒至电流表出现读数，记录刻度盘刻度值，继续缓慢旋转径向刻度筒，观察电流表至电流表指针停止偏转时再次记录刻度盘刻度值，电子束流直径即为前后两次刻度差的绝对值。
所述调谐螺杆的外螺纹的螺距为1.0mm，径向刻度筒的内螺纹的螺距为1.0mm的，径向刻度筒被等分成50个分格，刻度盘最小刻度为0.02mm。
所述真空陶瓷外壳是95%Al2O3陶瓷材料。
所述弹性管是镍铜合金材料，屏蔽片是无磁合金材料。
所述散热片散热片是利用导电胶粘结在电子束收集极外表面的金属薄片，粘结后在80℃以下进行烘干，所述的金属薄片是无氧铜材料。
本发明的有益效果：测试系统各金属、陶瓷零件加工成型工艺简单；零部件可以通过钎焊、氩弧焊等常见的焊接方法进行焊接装配；测试过程简便，可重复多次测试；测试精度达到0.02mm，对电真空器件的研究具有重要的意义。
附图说明
图1是本发明的整体示意图；
图2是排气系统示意图；
图3是电子束收集系统的示意图；
图4是弹性管组件剖面图；
图5是屏蔽片结构示意图；
图6是刻度盘示意图；
图7是微调系统的剖面图；
以上附图中各标记说明：100—电子束发射系统，200—电子束收集系统，201—电子束收集极，202—散热片，300—真空陶瓷外壳，400—排气系统，401—排气孔，402—排气管，403—排气管法兰，500—电流表，600—微调系统，601—调谐引出筒，700—弹性管组件，701—固定套，702—弹性管，703—调谐螺杆，704—屏蔽片，705—T型连接杆，602—刻度盘。
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。
图1是电子束流直径测量装置整体示意图。将电子束发射系统100、电子束收集系统200、排气系统400及微调系统600依次焊接在真空陶瓷外壳300上形成半密闭空间，半密闭空间经过排气后形成真空密闭空间。其中，真空陶瓷外壳300是95%Al2O3陶瓷材料，能够保证整个测试系统的真空度在1×10-7Pa以上。电子束发射系统100是被测试电真空器件的电子源，主要是向密闭空间提供电子流；电子束收集系统200用于收集部分没有被屏蔽片遮挡的电子；排气系统400是将半密闭空间通过抽气并封离形成密闭空间的装置；微调系统600是通过旋转刻度盘改变屏蔽片深入到密闭空间位置的装置。
图2是排气系统的示意图。排气管402焊接在排气孔401上，排气管法兰403焊接在排气管402上。排气管直径和排气管法兰形状根据抽气机的性能和接口形状决定。
图3是电子束收集系统的示意图。电子束收集极201焊接在真空陶瓷外壳300上，外表面利用导电胶粘结了多个散热片202，粘结后在80℃以下温度范围内烘干。电流表500采用直流小量程电流表，正极接在电子束收集极201上，负极接地。
图4是弹性管组件剖面图。从下到上为屏蔽片704、T型连接杆705、调谐螺杆703，弹性管702，固定套701。弹性管702是镍铜合金材料，收缩1万次以上确保气密性；屏蔽片704是无磁合金材料，减小对密闭空间电子束流路径的干扰。
图5是本发明中屏蔽片结构示意图。屏蔽片704焊接在T型连接杆705上，可以随着调谐螺杆703上下移动顶着T型连接杆705移动，屏蔽片704也就移动，屏蔽片704位置的移动，可以遮挡部分电子，未被遮挡的电子到达电子束收集系统200。
图6是刻度盘示意图。刻度盘602包括轴向刻度筒和径向刻度筒两部分，轴向加工成螺距为1.0mm的螺纹，径向被等分成50个分格，所以刻度盘最小刻度为0.02mm。
图7是微调系统的剖面图。微调系统600通过调谐引出筒601从真空陶瓷外壳300引出，调谐引出筒601上面焊接刻度盘602，刻度盘602焊接轴向刻度筒。调谐引出筒601材料是能够和陶瓷气密性焊接的瓷封合金材料。微调系统600接地。
本发明的电子束直径测试方法包括如下步骤：
1）将电子束发射系统100、电子束收集系统200、微调系统600、排气管402焊接到陶瓷外壳300上，为了保证系统的真空度要求，真空陶瓷外壳内壁要保持清洁，为保证焊接质量，焊接前先将焊接区域金属化；排气管402上焊接排气管法兰403；电子束收集极201上焊接散热片202。
2）将组焊后的半密闭系统接入真空抽气机进行排气，待系统真空度达到1×10-7Pa以上，将排气系统从真空抽气机上封离，将电流表500正极接在电子束收集极上，负极接地。
3）接通电子束发射系统100高压源，缓慢旋转径向刻度筒至电流表出现读数，记录刻度盘602刻度值，继续缓慢旋转刻度盘602，观察电流表500至电流表指针停止偏转时再次记录刻度盘602刻度值，电子束流直径即为前后两次刻度差的绝对值。
本发明的电子束直径测试方法具体原理如下：
电子束发射系统100发射的电子被电子束收集极201收集，由电流表500、电子束收集极201及大地之间构成的回路中有电流流过，电流表500显示数字，屏蔽片704在移动过程中遮挡电子，被遮挡电子的数量与电流表500读数成成线性关系，当电子束全部被屏蔽片704遮挡后，电流表500读数饱和，不在变化。通过电流表500出现读数及电流表500读数不在随屏蔽片704移动而变化时，刻度盘602前后的刻度差就是电子束直径。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清晰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 (5)
1.一种利用机械调谐测试电子束流直径的方法，其特征是：所用设备包括电子束发射系统(100)、电子束收集系统(200)、真空陶瓷外壳(300)、排气系统(400)、微调系统(600)、电流表(500)，所述电子束发射系统(100)、电子束收集系统(200)分别固定在真空陶瓷外壳(300)相对的两端，排气系统(400)、微调系统(600)连接于真空陶瓷外壳(300)；所述电子束收集系统(200)有电子束收集极(201)、散热片(202)，散热片(202)固定于电子束收集极(201)外表面，电子束收集极(201)前面在真空陶瓷外壳(300)内并且与电子束发射系统(100)的发射枪相对设置，电子束收集极(201)连接电流表(500)的正极，电流表(500)的负极接地；所述排气系统(400)是在真空陶瓷外壳(300)开一个排气孔(401)，排气孔(401)接通排气管(402)，排气管(402)上端固定有排气管法兰(403)，排气管法兰(403)用来连接真空泵的抽气管；所述微调系统(600)包括调谐引出筒(601)，弹性管组件(700)和刻度盘(602)，微调系统(600)接地，调谐引出筒(601)侧壁与真空陶瓷外壳(300) 气密性连接，弹性管组件(700)包括固定套(701)、弹性管(702)、调谐螺杆(703)、屏蔽片(704)、T型连接杆(705)，屏蔽片(704)经过调谐引出筒(601)伸入真空陶瓷外壳(300)内，屏蔽片(704)固定在T型连接杆(705)端头，固定套(701)是一侧有底、一侧敞口的筒形，T型连接杆(705)有凸缘，凸缘上固定连接弹性管(702)的一端，弹性管(702)的另一端固定连接固定套(701)的底面，固定套(701)固定连接调谐引出筒(601)将调谐引出筒(601)一端封闭，调谐螺杆(703)下部穿过固定套(701)的底进入弹性管(702)内部且端面与T型连接杆(705)顶触，刻度盘(602)包括轴向刻度筒和径向刻度筒两部分，轴向刻度筒与固定套(701)固定在一起，径向刻度筒套接轴向刻度筒，径向刻度筒有内螺纹，径向刻度筒的内螺纹与调谐螺杆(703)的外螺纹相配合；测量时将排气系统(400)与真空抽气机相连通，对真空陶瓷外壳(300) 进行排气，待内部真空度达到1×10-7Pa以上，将排气系统从真空抽气机上封离，将电流表(500)正极接在电子束收集极(201)上，负极接地，接通电子束发射系统(100)高压源，缓慢旋转径向刻度筒至电流表(500)出现读数，记录刻度盘(602)刻度值，继续缓慢旋转径向刻度筒，观察电流表(500)至电流表指针停止偏转时再次记录刻度盘(602)刻度值，电子束流直径即为前后两次刻度差的绝对值。
2.根据权利要求1所述的一种利用机械调谐测试电子束流直径的方法，其特征是：调谐螺杆(703)的外螺纹的螺距为1.0mm，径向刻度筒的内螺纹的螺距为1.0mm的，径向刻度筒被等分成50个分格，刻度盘(602)最小刻度为0.02mm。
3.根据权利要求1所述的一种利用机械调谐测试电子束流直径的方法，其特征是：所述真空陶瓷外壳(300) 是95%Al2O3陶瓷材料。
4.根据权利要求1所述的一种利用机械调谐测试电子束流直径的方法，其特征是：所述弹性管(702)是镍铜合金材料，屏蔽片(704)是无磁合金材料。
5.根据权利要求1所述的一种利用机械调谐测试电子束流直径的方法，其特征是：所述散热片(202) 散热片(202)是利用导电胶粘结在电子束收集极外表面的金属薄片，粘结后在80℃以下进行烘干，所述的金属薄片是无氧铜材料。
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