CN117637417A - 一种使用光阑结构进行辅助聚焦的微焦点电子枪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电子枪，具体为一种使用光阑结构进行辅助聚焦的微焦点电子枪，包括共轴线依次设置的阴极、栅极、聚焦极和阳极，聚焦极与阳极之间设有光阑结构，光阑结构靠近聚焦极。通过在聚焦极与阳极之间，且靠近聚焦极位置设置的光阑结构来控制通过的电子束直径大小，有效吸收了电子发射过程中离轴过远的边缘电子，从而保证电子流能够沿轴心移动到达阳极，缩小阳极焦斑直径，实现更好聚焦效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子枪，具体涉及一种使用光阑结构进行辅助聚焦的微焦点电子枪。
背景技术
X射线管普遍应用于医疗卫生、工业检测和安检等领域。随着科技的不断发展,对更高检测精度的需求越来越大，微焦点X射线管作为一种重要的高精度检测设备，其能够实现高精度检测的关键组件在于电子枪。在X射线管中，为实现更高精度检测，通常要求电子枪具有更好的性能，即要求电子枪具备焦点小、强度大，以使其形成更大的功率密度。现有技术中，已有不少用于X射线管的电子枪，但这些电子枪仍存在一定的提升。
如公开号为CN103843104A的中国专利公开的一种电子枪，该电子枪在栅极栅孔使用两个光阑对电子进行引出，并涂敷碳、硼等涂层抑制二次电子导致的闪光。但在栅孔加装光阑会使栅孔进一步变小，通过栅极的电子减少，造成较大的能量损失。
又如公开号为CN101529550A的中国专利中，在差动排气孔设置辅助部件光阑来进行压力调节，针对光阑上通过的电流判断内部气体压力，控制排气装置进行排气或控制电流发射，进而控制电子束聚焦。对于一些真空电子器件而言，内部气体气压不足以完成调节电流的作用，因此应用范围有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用光阑结构进行辅助聚焦的微焦点电子枪,以解决现有电子枪聚焦在阳极上的焦斑较大的问题，从而提升电子枪性能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种使用光阑结构进行辅助聚焦的微焦点电子枪,包括共轴线依次设置的阴极、栅极、聚焦极和阳极；
所述聚焦极与阳极之间设有光阑结构，光阑结构靠近聚焦极，以用于控制聚焦极输出的电子束直径大小，使电子束主要沿轴线运动。
进一步的，所述光阑结构与聚焦极相连形成一个整体，且光阑结构的通孔孔径小于聚焦极的通孔孔径。
进一步的，所述光阑结构为孔径光阑。
本发明提供的一种使用光阑结构进行辅助聚焦的微焦点电子枪，通过在聚焦极与阳极之间，且靠近聚焦极位置设置的光阑结构来控制通过的电子束直径大小，有效吸收电子发射过程中离轴过远的边缘电子，从而保证电子流能够沿轴心移动到达阳极，缩小阳极焦斑直径，实现更好聚焦效果。
附图说明
图1为实施例提供的微焦点电子枪的整体结构示意图；
图2为未加光阑的电子路径示意图；
图3为添加光阑结构后的电子路径示意图；
附图标记：
1、阴极，2、栅极，3、聚焦极，3-1为聚焦极的通孔，3-2光阑结构，4、阳极。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详述本发明技术方案。
参阅图1，本实施例提供的一种使用光阑结构进行辅助聚焦的微焦点电子枪,包括共轴线依次设置的阴极1、栅极2、聚焦极3和阳极4。聚焦极3与阳极4之间设有光阑结构，光阑结构3-2靠近聚焦极3。本实施例中光阑结构3-2与聚焦极3相连形成一个整体，且光阑结构3-2的通孔孔径小于聚焦极的通孔3-1孔径。
本实施例中，用于发射电子的场发射阵列生长在阴极1表面。栅极2用于提供阴极1发射电子所需的电场强度。聚焦极3用于会聚电子束，减少栅极2截获电流，聚焦极的通孔3-1为电子束通孔，其直径与阴极发射区域的具体形状以及尺寸相关，根据需求选择。与聚焦极3相连的光阑结构3-2结构不限，优选孔径光阑；光阑结构3-2可吸收偏转角度过大不利于聚焦为小焦斑的电子。
下面对微焦点电子枪未添加光阑结构和添加光阑结构进行实验对比：
将阴极1接地，栅极2电压设置为1500～2500V正压，在栅极2提供的电场作用下，电子从阴极1的发射面发射，阴极1发射面直径300～400μm，由阴极1、栅极2以及聚焦极3构成的聚焦透镜对电子束进行聚焦。聚焦极3设置正电压500～1000 V，聚焦极的通孔3-1直径设置为3～5mm，聚焦极上的光阑结构通孔设置为2～3mm，聚焦极的通孔与光阑结构3-2的通孔孔心距设置为2～3mm，电子束通过聚焦极3的聚焦以及阳极4高压加速后在阳极4靶面形成焦点，阳极4高压为130 KV～180 KV。
图2为未加光阑结构的电子路径示意图，图3为添加光阑结构后的电子路径示意图。参阅图2可知，未加光阑结构3-2时，聚焦极3会聚的电子束发散更强，焦斑直径更大，不利于微焦点的形成。参阅图3可知，添加光阑结构3-2后，光阑结构3-2能够拦截部分发散电子，使聚焦极3后方的电子束主要沿轴线运动至阳极4，强化聚焦性能，减少了焦斑直径，提高了电子枪的性能。
综上可见，本实施例提供的微焦点电子枪，通过在聚焦极3与阳极4之间、且靠近聚焦极位置设置光阑结构实现更好聚焦效果，提升了电子枪性能。
需要说明的是，本实施的微焦点电子枪为便于加工，采用的并非一体成型结构，因此，在使用前，需要先将阴极1与栅极2之间、栅极2与聚焦极3之间、聚焦极3与阳极4之间使用陶瓷环连接在一起，再使用螺丝将各部分与其相连的陶瓷环固定，然后通过焊接工艺将电子枪装配成整体。
上述实施方式仅用以说明本发明的技术方案，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (3)
1.一种使用光阑结构进行辅助聚焦的微焦点电子枪，包括共轴线依次设置的阴极、栅极、聚焦极和阳极，其特征在于：
所述聚焦极与阳极之间设有光阑结构，光阑结构靠近聚焦极，以用于控制聚焦极输出的电子束直径大小，使电子束主要沿轴线运动。
2.根据权利要求1所述的一种使用光阑结构进行辅助聚焦的微焦点电子枪，其特征在于：所述光阑结构与聚焦极相连形成一个整体，且光阑结构的通孔孔径小于聚焦极的通孔孔径。
3.根据权利要求1或2所述的一种使用光阑结构进行辅助聚焦的微焦点电子枪，其特征在于：所述光阑结构为孔径光阑。
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