CN111613495B - 一种利用电磁感应加热阴极的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用电磁感应加热阴极的方法。所述方法的结构包括：阴极(1)，通电线圈(2)，水冷系统(3)，真空壁(4)。所述阴极(1)是由纯金属阴极和一层纯铁组成。所述通电线圈(2)通入交流电后产生交变的磁场，在阴极(1)的纯铁中感应出交变的电流，即涡流。涡流使阴极(1)内部的原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热阴极(1)的效果。即是通过把电能转化为磁能，在加热线圈与阴极不接触的情况下，使阴极感应到磁能而发热的一种加热方式。所述水冷系统(3)为通电线圈(2)降温，避免了因为温度过高而引起的损坏。所述真空壁(4)隔绝了真空工作区域与外界大气环境。这种方式它从根本上解决了电阻式通过热传导方式加热的效率低下问题。同时解决了灯丝加轰击电压轰击阴极，对阴极造成损伤的问题，以及灯丝断裂问题。

Description

一种利用电磁感应加热阴极的方法
技术领域
本发明涉及非接触式加热阴极的方法，特别涉及一种利用电磁感应加热阴极的方法。
背景技术
热阴极是通过阴极材料的热电子发射而获得电子流的一种阴极，热阴极的加热方法有两种：对发射体或它们的基金属直接通电进行加热的叫做直热式阴极；对热子进行通电加热，再由热子将热量辐射和传导给发射体的阴极叫做间热式阴极。
传统的间热式阴极主要分为间热式轰击型阴极和间热式加热型阴极。
间热式轰击型阴极加热方式是，通过在热子(灯丝)和阴极之间加上几百乃至上千伏的轰击电压，在此电压下，从热子发射的电子轰击阴极，使阴极加热到一定温度后从其表面发射出大量电子来。间热式轰击型阴极的加热方式需要轰击阴极，会对阴极造成一定程度的损伤。并且可能会发生灯丝断裂的现象。
间热式加热型阴极的化合物层固定在薄壁的底托上(镍管或钼管)，底托下面放着耐热绝缘的螺旋钨丝，电流流过灯丝，灯丝烧热阴极，当阴极达到发射电子的温度时，就发射出电子来。间热式加热型阴极的加热方式热效率比较低，灯丝主要是靠通电后，自身发热然后再把热量传递到阴极上，从而起到加热阴极的效果，这种加热效果的热量利用率较低，一部分热量散发到真空中去了。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种利用电磁感应加热阴极的方法，以解决电阻式通过热传导方式加热的效率低下问题，同时解决灯丝加轰击电压轰击阴极，对阴极造成损伤的问题，以及灯丝断裂问题。
本发明所采用的具体方案如下：一种电磁感应加热阴极的装置，结构包括：阴极，通电线圈，水冷系统，真空壁，其特征在于，所述冷水系统通过真空焊接固定在真空壁上，所述通电线圈固定在水冷系统上，所述阴极的纯铁一侧与通电线圈相对。
进一步的，所述阴极是由纯金属阴极和一层纯铁组成。
进一步的，纯金属阴极与纯铁之间加一层焊接材料钎焊起来。
进一步的，所述阴极与通电线圈结构上同轴。
进一步的，所述通电线圈与阴极未接触，若通电线圈出现问题方便更换。
进一步的，所述通电线圈通过水冷系统进行散热。
具体的，一种利用电磁感应加热阴极的方法，其特征在于，所述通电线圈通入交流电后产生交变的磁场，在阴极的纯铁中感应出交变的电流，交变的电流使阴极内部的原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热阴极的效果，即是通过把电能转化为磁能，使被加热阴极感应到磁能而发热的一种加热方式。
与现有技术相比，本发明有如下优点：
1，本发明的通电线圈与阴极未接触，所以若通电线圈出现问题方便更换。
2，本发明通过电磁感应加热阴极，不轰击阴极，不会对阴极造成损伤。
3，本发明不会产生灯丝断裂的现象。
4，本发明通过电磁感应加热阴极，其加热效率比目前热辐射、热传导加热方式的效率高。
附图说明
图1是本发明电磁感应加热阴极的结构立体示意图；
图2是本发明电磁感应加热阴极的结构纵向剖面示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
如图1所示，电磁感应加热阴极的结构包括：阴极(1)，通电线圈(2)，水冷系统(3)，真空壁(4)。其中阴极(1)是由纯金属阴极和一层纯铁组成，且纯金属阴极与纯铁之间加一层焊接材料钎焊起来。水冷系统(3)通过真空焊接固定在真空壁(4)上，通电线圈(2)固定在水冷系统(3)上，阴极(1)的纯铁一侧与通电线圈(2)相对，并且同轴。
如图1所示，在工作状态时，通电线圈(2)通入交流电后在其周围产生交变的磁场，阴极(1)的纯铁在这交变的磁场中感应出交变的电流，即涡流。涡流使阴极(1)内部的原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热阴极(1)的效果。该加热方式是通过把电能转化为磁能，在加热线圈与阴极不接触的情况下，使阴极感应到磁能而自身发热，不需要使用灯丝来加热阴极，也就避免了对阴极造成损伤和灯丝断裂等一系列利用热子加热的问题。并且从根本上解决了电阻式通过热辐射、热传导方式加热的效率低下问题。由于通电线圈与阴极未接触，所以若通电线圈出现问题也能方便更换。
需要说明的是，本发明对阴极(1)的尺寸、位置以及其中纯金属阴极的材料不做具体限定。但是，本领域技术人员可以根据所需阴极发射的电子束特点对阴极(1)的尺寸、位置以及其中纯金属阴极的材料进行调整，以获得所需要的电子束。
如图2所示，水冷系统(3)为通电线圈(2)降温，避免因为温度过高而引起损坏。水从入水口(5)中流入，从出水口(6)中流出，流经与通电线圈(2)相连部分带走热量，达到为通电线圈(2)散热的目的。真空壁(4)隔绝了真空工作区域与外界大气环境，使该电磁感应加热阴极的装置工作于真空中。
以上对本发明所提出的一种利用电磁感应加热阴极的方法进行了详细介绍，本文中应用了个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施个例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种电磁感应加热阴极的装置，结构包括：阴极（1），通电线圈（2），水冷系统（3），真空壁（4），其特征在于，所述水冷系统（3）通过真空焊接固定在真空壁（4）上，所述通电线圈（2）固定在水冷系统（3）上，所述阴极（1）是由纯金属阴极和一层纯铁组成，纯金属阴极和纯铁两者层叠设置，所述阴极（1）的纯铁一侧与通电线圈（2）相对，阴极（1）与通电线圈（2）结构上同轴，通电线圈（2）与阴极（1）未接触，通电线圈（2）通过水冷系统（3）进行散热，所述通电线圈（2）通入交流电后，产生交变的磁场，在阴极（1）的纯铁中感应出交变的电流。
2.根据权利要求1所述的一种电磁感应加热阴极的装置，其特征在于，纯金属阴极与纯铁之间加一层焊接材料钎焊起来。
3.一种利用电磁感应加热阴极的方法，使用权利 要求1所述的电磁感应加热阴极的装置，其特征在于，所述通电线圈（2）通入交流电后产生交变的磁场，在阴极（1）的纯铁中感应出交变的电流，交变的电流使阴极（1）内部的原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热阴极（1）的效果。
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