CN112768325B

CN112768325B - 一种直热式空心阴极

Info

Publication number: CN112768325B
Application number: CN202110125379.9A
Authority: CN
Inventors: 林祖伦; 于海波
Original assignee: Chengdu Chuangyuan Electronics Co ltd
Current assignee: Chengdu Chuangyuan Electronics Co ltd
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2022-11-29
Anticipated expiration: 2041-01-29
Also published as: CN112768325A

Abstract

本发明公开了一种直热式空心阴极，包括六硼化物阴极发射体，所述六硼化物阴极发射体包括螺旋状结构、发射体始端和发射体末端；所述螺旋状结构独立设置于空心阴极的空腔内；所述螺旋状结构连接在发射体始端和发射体末端之间；所述六硼化物阴极发射体通过发射体始端和发射体末端对螺旋状结构的空间位置进行固定。本发明中取消在现有空心阴极中常用的热子结构，通过在发射体始端和发射体末端连接引出电极的方式，直接对发射体进行加热，代替现有技术中通过对热子加热来对发射体进行间接加热的方式，提高了空心阴极的加热效率。

Description

一种直热式空心阴极

技术领域

本发明涉及一种空心阴极，具体涉及一种直热式空心阴极。

背景技术

空心阴极广泛应用于等离子源、等离子焊接、等离子切割、等离子熔覆、等离子喷涂、等离子注入、等离子镀膜、等离子点火等领域中，是这些技术领域不可缺少的核心器件。在军事上，阴极是各类真空微波电子器件、真空微光夜视器件、真空红外成像器件和真空紫外成像器件的心脏。同时，在工业和医疗等设备中，利用阴极作为发射源的X光管、像增强器、加速管和显示器起到了非常重要的作用。在科学研究中，各类分析仪器、电子束加工、电子束曝光、电子束蒸发等设备中，阴极也是不可或缺的关键部件。

空心阴极工作时需要在高温下进行，所以在满足阴极工作条件的情况下，需要尽可能大幅度降低空心阴极加热功率，提高加热效率，减少热能损失，减少材料蒸发，提高空心阴极寿命。现有的空心阴极性能尚有继续提升的空间。

发明内容

本发明提供了一种直热式空心阴极，通过直接对发射体进行加热，提高了空心阴极的加热效率。通过下述技术方案实现：

一种直热式空心阴极，包括六硼化物阴极发射体，所述六硼化物阴极发射体包括螺旋状结构、发射体始端和发射体末端；

所述螺旋状结构独立设置于空心阴极的空腔内；

所述螺旋状结构连接在发射体始端和发射体末端之间；

所述六硼化物阴极发射体通过发射体始端和发射体末端对螺旋状结构的空间位置进行固定。

取消在现有的空心阴极中常用的热子结构，通过在发射体始端和发射体末端连接引出电极的方式，直接对发射体进行加热，代替现有技术中通过对热子加热来对发射体进行间接加热的方式，提高了空心阴极的加热效率，通过将发射体设计为螺旋状结构，可以增加发射体在阴极空腔内的发热面积，进一步提高空心阴极的电子发射能力。

在上述方案的基础上，进一步地有：

所述螺旋状结构为双螺旋结构；

该双螺旋结构包括第一螺旋体和第二螺旋体；

所述第一螺旋体与第二螺旋体在同侧的一端相连；

所述第一螺旋体的另一端连接所述发射体始端，

所述第二螺旋体的另一端连接所述发射体末端。

在上述方案的基础上，进一步地有：

所述第一螺旋体和第二螺旋体的轴向一致。

在上述方案的基础上，进一步地有：

所述第一螺旋体和第二螺旋体的轴线相互重合。

在上述方案的基础上，进一步地有：

所述第一螺旋体和第二螺旋体的螺旋直径相同。

在上述方案的基础上，进一步地有：

所述螺旋状结构外围设置有一层或多层热屏蔽筒，

所述螺旋状结构的下方设置有热屏蔽板，

外层热屏蔽筒对所述热屏蔽板进行径向限位。

在上述方案的基础上，进一步地有：

所述热屏蔽板的下方还设置有一层或多层热屏蔽罩。

在上述方案的基础上，进一步地有：

所述发射体始端和发射体末端穿过热屏蔽板后分别连接一根引出电极。

在上述方案的基础上，进一步地有：

所述两根引出电极穿过绝缘座并卡接在绝缘座上。

在上述方案的基础上，进一步地有：

所述直热式空心阴极包括进气管，所述进气管在两根引出电极之间；

所述进气管穿过绝缘座并卡接在绝缘座上。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1.本发明中取消在现有空心阴极中常用的热子结构，通过在发射体始端和发射体末端连接引出电极的方式，直接对发射体进行加热，代替现有技术中通过对热子加热来对发射体进行间接加热的方式，提高了空心阴极的加热效率。

2.本发明通过将发射体设计为螺旋状结构，可以增加发射体在阴极空腔内的发射面积，进一步提高了空心阴极的电子发射能力。

3.本发明通过在发射体的外围及下部设置多重热屏蔽，大大降低了热辐射和热传导的热能损失，进一步降低了阴极加热功率。

4.由于六硼化物阴极发射体自生产生热能，大大减少了阴极加热时间，提高了空心阴极的启动速度。

附图说明

结合附图，可以得到对本发明实施例的进一步理解，从本发明的权利要求和优选实施例的以下描述可以获得本发明的其它特征和优点。在不超出本发明的范围的情况下，在这种情况下可以按任何期望的方式将图中所示的不同实施例的单独特征加以组合。在附图中：

图1为实施例1的结构示意图；

图2为实施例1的六硼化物阴极发射体加工工艺示意图。

附图标记说明：1-螺旋状结构，2-阴极顶，3-第一热屏蔽筒，4-第二热屏蔽筒，5-第三热屏蔽筒，6-固定环，7-热屏蔽板，8-过渡筒，9-第一热屏蔽罩，10-第二热屏蔽罩，11-支撑筒，12-绝缘座，13-引出电极，14-进气管，15-发射体始端，16-发射体末端，17-夹头，18-螺杆。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1所示，在本实施例中，一种直热式空心阴极，包括六硼化物阴极发射体，所述六硼化物阴极发射体包括螺旋状结构1、发射体始端15和发射体末端16；所述螺旋状结构1独立设置于空心阴极的空腔内；所述螺旋状结构1连接在发射体始端15和发射体末端16之间；所述六硼化物阴极发射体通过发射体始端15和发射体末端16对螺旋状结构1的空间位置进行固定。

优选的，为了增大发射体在空心阴极空腔内部的发热体积，所述螺旋状结构1为双螺旋结构；该双螺旋结构包括第一螺旋体和第二螺旋体；所述第一螺旋体与第二螺旋体在同侧的一端相连；所述第一螺旋体的另一端连接所述发射体始端15，所述第二螺旋体的另一端连接所述发射体末端16。

优选的，所述第一螺旋体和第二螺旋体的轴向一致，保证第一螺旋体和第二螺旋体之间的位置不容易相交。

优选的，所述第一螺旋体和第二螺旋体的轴线相互重合，进一步保证第一螺旋体和第二螺旋体之间的相对位置的稳定性。

优选的，所述第一螺旋体和第二螺旋体的螺旋直径相同，避免了某一螺旋体比另一螺旋体的直径更小导致发射体的加热体积不能充分利用。

优选的，为了降低侧面的热辐射和热传导的热能损失，所述螺旋状结构1外围设置有三热屏蔽筒，从内到外依次包括第一热屏蔽筒3、第二热屏蔽筒4、第三热屏蔽筒5，所述第一热屏蔽筒3的外径小于第二热屏蔽筒4的内径，第二热屏蔽筒4的外径小于第三热屏蔽筒5的内径；第一热屏蔽筒3和第二热屏蔽筒4为金属钼材质，第三热屏蔽筒5为氧化铝陶瓷材质。

优选的，为了降低底面的热辐射和热传导的热能损失，所述螺旋状结构1的下方设置有热屏蔽板7，第二热屏蔽筒4对所述热屏蔽板7进行径向限位，第一热屏蔽筒3对所述热屏蔽板7进行轴向限位；所述热屏蔽板7为氧化铝材质。

优选的，所述热屏蔽板7的下方还依次设置有第一热屏蔽罩9和第二热屏蔽罩10，所述第一热屏蔽罩9和第二热屏蔽罩10为金属钽材质。

优选的，阴极顶2设置于螺旋状结构1的上方，第三热屏蔽筒5对所述阴极顶2进行径向限位，第一热屏蔽筒3对所述阴极顶2进行轴向限位；所述阴极顶2维金属钨材质。

优选的，所述发射体始端15和发射体末端16穿过热屏蔽板7后分别嵌入式钎焊在一根引出电极13内。

优选的，所述两根引出电极13穿过绝缘座12，卡接并钎焊在绝缘座12上，为六硼化物阴极发射体提供支撑作用，所述绝缘座12为氧化铝材质。

优选的，所述直热式空心阴极包括进气管14，所述进气管14在两根引出电极13之间；所述进气管14穿过绝缘座12并钎焊在绝缘座12上。

优选的，所述第三热屏蔽筒5外层还设置有金属钽材质的固定环6，固定环6下方焊接金属钽材质的固定筒，过渡筒8焊接在可伐材质的支撑筒11上，支撑筒11钎焊在绝缘座12上，为空心阴极外壳提供支撑作用。

为了进一步实现本发明的目的，本发明还提出了第二个实施例。

实施例2：

如图2所示，在实施例1的基础上，本实施例提供了上述双螺旋结构的阴极发射体的加工工艺，适用于六硼化物、钡钨阴极等不可绕制的空心螺旋状阴极制作。

第一步：通过电火花打孔和线切割的方式将棒状原材料加工成管状。

第二步：使用夹头17和螺杆18对材料的一端进行固定，通过线切割的方式在另一端加工出引线脚。

第三步：如图2所示，使用垂直于纸面的切割线，使螺杆18沿轴线旋转向左匀速运动，当B点到达A点位置时，形成双螺旋结构。

第四步：使用线切割对螺旋端被夹头夹住的多余部位进行修理，得到完整的六硼化物阴极发射体工件。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种直热式空心阴极，其特征在于，

包括六硼化物阴极发射体，所述六硼化物阴极发射体包括螺旋状结构（1）、发射体始端（15）和发射体末端（16）；

所述螺旋状结构（1）独立设置于空心阴极的空腔内；

所述螺旋状结构（1）连接在发射体始端（15）和发射体末端（16）之间；

所述六硼化物阴极发射体通过发射体始端（15）和发射体末端（16）对螺旋状结构（1）的空间位置进行固定；

所述螺旋状结构（1）为双螺旋结构；

所述六硼化物阴极发射体通过如下工艺得到：

第一步：通过电火花打孔和线切割的方式将棒状原材料加工成管状材料；

第二步：使用夹头（17）和螺杆（18）对管状材料的一端进行固定，通过线切割的方式在另一端加工出引线脚；

第三步：使用垂直于纸面的切割线，使螺杆（18）沿轴线旋转向左匀速运动，形成双螺旋结构；

2.根据权利要求1所述的一种直热式空心阴极，其特征在于，

该双螺旋结构包括第一螺旋体和第二螺旋体；

所述第一螺旋体与第二螺旋体在同侧的一端相连；

所述第一螺旋体的另一端连接所述发射体始端（15），

所述第二螺旋体的另一端连接所述发射体末端（16）。

3.根据权利要求2所述的一种直热式空心阴极，其特征在于，

所述第一螺旋体和第二螺旋体的轴向一致。

4.根据权利要求3所述的一种直热式空心阴极，其特征在于，

所述第一螺旋体和第二螺旋体的轴线相互重合。

5.根据权利要求4所述的一种直热式空心阴极，其特征在于，

所述第一螺旋体和第二螺旋体的螺旋直径相同。

6.根据权利要求1所述的一种直热式空心阴极，其特征在于，

所述螺旋状结构（1）外围设置有一层或多层热屏蔽筒，

所述螺旋状结构（1）的下方设置有热屏蔽板（7），

外层热屏蔽筒对所述热屏蔽板（7）进行径向限位。

7.根据权利要求6所述的一种直热式空心阴极，其特征在于，

所述热屏蔽板（7）的下方还设置有一层或多层热屏蔽罩。

8.根据权利要求6所述的一种直热式空心阴极，其特征在于，

所述发射体始端（15）和发射体末端（16）穿过热屏蔽板（7）后分别连接一根引出电极（13）。

9.根据权利要求8所述的一种直热式空心阴极，其特征在于，

两根引出电极（13）穿过绝缘座（12）并钎焊在绝缘座（12）上。

10.根据权利要求9所述的一种直热式空心阴极，其特征在于，

包括进气管（14），所述进气管（14）在两根引出电极（13）之间；

所述进气管（14）穿过绝缘座（12）并钎焊在绝缘座（12）上。