CN208422841U - 柱状电子枪高温阴极的定位装置及电子枪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种柱状电子枪高温阴极的定位装置，均布地形成在高温阴极侧面的同一截面上的至少三个定位孔，内端可匹配地插入所述的定位孔中的精密细杆，以及用以将所述的精密细杆外端定位的固定座。采用高熔点金属的精密细杆作为支撑件，可满足高温阴极的固定支撑需求；设计高精度杆式定位结构，可实现电子枪阴极的定位精度需求；阴极采用点触固定结构，有利于阴极表面高温均匀性，且热量损失小；固定杆沿杆轴向方向预留形变量，可满足阴极高温膨胀需求，避免由于高温膨胀造成阴极位置畸变。
Description
技术领域
本发明属于电子枪技术领域，具体涉及一种柱状电子枪高温阴极的定位装置。
背景技术
电子枪是产生、加速及会聚高能量密度电子束流的装置，在真空条件下，利用电子束可以进行高纯金属冶炼、难熔金属熔化、蒸发镀膜、金属合金化等多项工业应用。电子枪产生电子束的核心部件是阴极，阴极通过加热可逸出电子，而在大功率电子枪中大都采用金属钨和钽作为阴极材料，金属钨和金属钽需加热到2000℃以上才能逸出电子。因此高温阴极对其定位机构具有非常高的要求，首先定位机构需对阴极进行高精度的定位支撑；其次定位支撑件材料要具备高的熔点及高温下机械强度。
上述现有技术存在以下缺点；
1、阴极发射需要保持高的温度，定位支撑件与阴极之间接触面要小，最大限度的减少热损失；
2、阴极高温加热会发生膨胀，定位支撑件需具备形变容量，以免阴极高温膨胀造成位置畸变。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种柱状电子枪高温阴极的定位装置，有效防止热量损失，提高定位稳定性。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种柱状电子枪高温阴极的定位装置，均布地形成在高温阴极侧面的同一截面上的至少三个定位孔，内端可匹配地插入所述的定位孔中的精密细杆，以及用以将所述的精密细杆外端定位的固定座。
在上述技术方案中，所述的高温阴极为圆柱形结构，其两端分别为球形曲面式电子发射面和平面式加热面。
在上述技术方案中，所述的高温阴极为金属钨或钽。
在上述技术方案中，所述的高温阴极形成有中心穿孔，所述的定位孔与中心穿孔不连通。
在上述技术方案中，所述的精密细杆的截面为圆形或正多边形，其直径或边长为1～1.5mm。
在上述技术方案中，所述的固定座包括其上开设有与所述的精密细杆对应的定位槽的固定环座，以及匹配地与所述的固定环座固定连接的固定环盘，所述的固定环盘将所述的精密细杆限位在所述的定位槽内。
在上述技术方案中，所述的固定环座与高温阴极之间的间隔为10～20mm。
在上述技术方案中，所述的精密细杆的内端或外端与对应的定位孔或定位槽间形成有轴向预留伸缩量。
在上述技术方案中，所述的精密细杆与定位孔为间隙配合，所述的精密细杆与定位槽间隙配合。
一种采用所述的定位装置的电子枪。
本发明的优点和有益效果为：
采用高熔点金属的精密细杆作为支撑件，可满足高温阴极的固定支撑需求；设计高精度杆式定位结构，可实现电子枪阴极的定位精度需求；阴极采用点触固定结构，有利于阴极表面高温均匀性，且热量损失小；固定杆沿杆轴向方向预留形变量，可满足阴极高温膨胀需求，避免由于高温膨胀造成阴极位置畸变。
附图说明
图1是本发明柱状电子枪高温阴极的第一截面结构示意图。
图2是本发明柱状电子枪高温阴极的第二截面结构示意图。
图3是本发明柱状电子枪高温阴极的定位装置的第一截面结构示意图。
图4是本发明柱状电子枪高温阴极的定位装置的第二截面结构示意图。
其中：
1.高温阴极，1-1、电子发射面；1-2、加热面；1-3、中心预留孔；1-4、定位孔。
2-1精密细杆；2-2、固定环座；2-3、固定环盘；2-4、定位槽。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
如图所示，本实施例的柱状电子枪高温阴极的定位装置，包括均布地形成在高温阴极侧面的同一截面上的至少三个定位孔，如三个或四个定位孔，内端可匹配地插入所述的定位孔中的精密细杆，以及用以将所述的精密细杆外端定位的固定座。
采用三个或四个定位孔，定位孔沿径向设置，通过多个精密细杆的配合，可实现高温阴极悬空式居中唯一位置定位，即能使柱状阴极实现完全定位，保证定位的有效性和稳固性。
其中，柱状阴极材料为金属钨或钽，形状为圆形柱状结构，阴极直径应根据电子密度所需面积确定，其厚度不应过厚，一般直径和厚度在数毫米或十数毫米，如厚度为3～5毫米，应根据具体结构设计定，柱状阴极一个端面为电子发射面，该面为球形曲凹面，另一端为加热面，该面为平面，柱状阴极中心需预留孔，即中心穿孔，可防止阳离子轰击；其中，所述的定位孔与中心穿孔不连通。其孔的尺寸精度及位置精度要求高，主要包括孔直径d、孔深度h、孔中心轴之间的夹角θ。
其中，所述的精密细杆的截面为圆形或正多边形，其直径或边长为1～1.5mm。其截面面积仅为(0.8～1.8)mm2，可以认为是点触结构，可以保证柱状阴极1表面温度的均匀性。所述的精密细杆与柱状阴极直接接触，其耐高温性能不应低于柱状阴极，可与柱状阴极保持一致或熔点更高的材料，这样精密细杆才能保持支撑强度。所述的精密细杆为块状阴极支撑杆，其截面面积非常小，它与阴极之间可以认为是点触结构，即阴极支撑为n个点，对高温阴极表面温度影响小，阴极表面温度的均匀性好。
所述的固定座应与柱状阴极之间保持一定的距离，它们之间通过精密细杆连接，高温阴极只通过精密细杆传导热量，可使阴极散热速度慢，从而使高温阴极热损失小。通过吊挂式固定方式，利用高强度的精密细杆，解决电子枪高温阴极热形变、热损失及热均匀性等问题，为电子枪高温阴极设计支撑定位结构，实现高温阴极的精确可靠定位，提高电子枪设备的可靠性。
第二实施例
具体来说，在第一实施例的基础上，所述的固定座包括其上开设有与所述的精密细杆对应的定位槽的固定环座，以及匹配地与所述的固定环座固定连接并将其包容其中的固定环盘，即所述的固定环盘形成有将固定环座包容其中的侧环板，所述的侧环板构成对精密细杆相对定位槽的轴向定位，所述的固定环盘将所述的精密细杆限位在所述的定位槽内。固定环座2-2和固定环盘2-3之间通过压合固定，形成对精密细杆的限制定位。采用压合式固定方式，操作简单，装配精度高。
其中，所述的固定环内环面与高温阴极的间距在10～20mm，所述的固定座应与柱状阴极之间保持一定的距离，它们之间通过精密细杆连接，高温阴极只通过精密细杆传导热量，可使阴极散热速度慢，从而使高温阴极热损失小。
具体来说，图2为杆式定位机构，在柱状阴极4个侧孔分别插入精密细杆2-1，4根精密细杆2-1与柱状阴极侧孔1-4为间隙配合，其间隙量应为0.03～0.05mm范围，精密细杆插入到柱状阴极孔的深度为h，精密细杆2-1另一端与固定环座2-2和固定环盘2-3定位，固定座2-2嵌入到固定盘2-3中，固定座2-2上设有4个矩形槽2-4，矩形槽2-4的宽和深尺寸与精密细杆2-1直径相等，二者也为间隙配合，间隙量为0.03～0.05mm，由于精密细杆直径较细，径向增量极小，精密细杆与孔(或槽)之间为间隙配合，杆变粗量应略小于间隙量。
同时，为解决高温阴极高温热形变问题，所述的精密细杆在柱状阴极与固定座之间沿杆轴预留伸缩量，伸缩量大小应小于柱状阴极上孔深，保证细杆不会脱离出柱状阴极的孔，在阴极处于高温膨胀时，可向柱状阴极的径向扩展，由于预留形变量，使固定细杆不至于受挤压弯曲，高温阴极定位不会发生热形变。所述的精密细杆2-1在固定座2-2与固定盘2-3之间沿杆轴预留伸缩量0.5mm，该伸缩量可保证柱状阴极高温膨胀时沿径向扩展，而不会挤压精密细杆2-1使其弯曲，可解决柱状阴极1高温热形变问题。
实施例三
本实施例同时公开了一种采用所述的定位装置的电子枪，采用该定位机构，解决电子枪高温阴极热形变、热损失及热均匀性等问题，能保证电子枪设备的可靠性。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种柱状电子枪高温阴极的定位装置，其特征在于：均布地形成在高温阴极侧面的同一截面上的至少三个定位孔，内端可匹配地插入所述的定位孔中的精密细杆，以及用以将所述的精密细杆外端定位的固定座。
2.根据权利要求1所述的一种柱状电子枪高温阴极的定位装置，其特征在于：所述的高温阴极为圆柱形结构，其两端分别为球形曲面式电子发射面和平面式加热面。
3.根据权利要求1所述的一种柱状电子枪高温阴极的定位装置，其特征在于：所述的高温阴极为金属钨或钽。
4.根据权利要求1所述的一种柱状电子枪高温阴极的定位装置，其特征在于：所述的高温阴极形成有中心穿孔，所述的定位孔与中心穿孔不连通。
5.根据权利要求1所述的一种柱状电子枪高温阴极的定位装置，其特征在于：所述的精密细杆的截面为圆形或正多边形，其直径或边长为1～1.5mm。
6.根据权利要求1所述的一种柱状电子枪高温阴极的定位装置，其特征在于：所述的固定座包括其上开设有与所述的精密细杆对应的定位槽的固定环座，以及匹配地与所述的固定环座固定连接的固定环盘，所述的固定环盘将所述的精密细杆限位在所述的定位槽内。
7.根据权利要求6所述的一种柱状电子枪高温阴极的定位装置，其特征在于：所述的固定环座与高温阴极之间的间隔为10～20mm。
8.根据权利要求1所述的一种柱状电子枪高温阴极的定位装置，其特征在于：所述的精密细杆的内端或外端与对应的定位孔或定位槽间形成有轴向预留伸缩量。
9.根据权利要求1所述的一种柱状电子枪高温阴极的定位装置，其特征在于：所述的精密细杆与定位孔为间隙配合，所述的精密细杆与定位槽间隙配合。
10.一种采用如权利要求1-9任一项所述的定位装置的电子枪。
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| CN108766858A (zh) * | 2018-08-07 | 2018-11-06 | 核工业理化工程研究院 | 柱状电子枪高温阴极的定位装置及电子枪 |
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