[发明专利]一种电子枪真空放电检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子枪真空放电的检测装置。

背景技术

电子枪是真空电子设备的关键部件，在真空环境下运行时，由于场强分布不均匀，同时真空室内壁存在毛刺和缺陷等，放电现象经常发生。这种真空放电对电子枪、高压瓷瓶以及高压发生器等与之相关的部件带来极大的危害，严重影响其寿命。同时破坏了真空环境，并极大影响真空电子设备的稳定运行。及时消除放电故障是保障电子枪稳定运行的关键措施，需要对放电原因和放电部位进行分析。由于电子枪真空放电比较复杂，既有尖端放电，也有电弧放电，甚至辉光放电。同时，电子枪内部真空放电时间极短，一般在纳秒数量。在检测电子枪内部真空放电的装置常常借鉴电力设备方面的放电检测装置。如超声波检测装置主要由声电传感器和放大器构成，由于电子枪内部是高真空环境，声波在真空中不传播，同时电子枪外部抽气装置工作时的噪声严重影响超声传感器的工作。因此，很难采用此装置对电子枪内部放电进行定位检测。由于电子枪内部是高真空环境，利用放电产生的生成物的成分和浓度判断局部放电的化学检测法，也不适宜用作电子枪真空放电检测的方法。在文献“电弧放电紫外线光辐射探测系统的研究”和“高压放电紫外检测系统的研究”中，采用紫外线对高压电力设备长时间持续放电的定量检测，不适宜用于电子枪内部的极短时间不连续放电模式的检测。目前为止，用于电子枪内部高真空环境下弱放电检测装置尚欠缺。

发明内容

本发明的目的是克服现有电子枪真空放电检测设备的缺点，提出一种电子枪真空放电极检测装置。本发明装置对电子枪真空放电过程中产生的极紫外光进行光谱分析，并对电子枪真空放电过程成像，分析电子枪真空放电原因和放电部位。本发明具有简单高效、形象直观、抗电磁干扰能力强,灵敏度高、非接触式测量和不影响设备的运行等优点。

本发明提出的检测装置主要由导光系统、CCD成像设备、光电传感模块、信号处理模块和显示模块组成。所述的导光系统通过极紫外光纤分别与CCD成像设备和光电传感模块连接，用于定位和定量的信号输出；所述的光电传感模块与信号处理模块通过电缆连接；所述的CCD成像设备和信号处理模块分别通过数据线与显示模块连接。

所述的导光系统是一个一端封闭的石英管，其封闭端为半球形，封闭端插入电子枪所在的真空室内作为探头。石英管内装有滤波片和光耦合系统。石英管另一端连接极紫外光纤。所述的滤波片位于光耦合系统的前端，其作用是滤除其他的干扰光，使电子枪放电产生的极紫外光信号进入光耦合系统，经光耦合系统汇聚信号放大后经极紫外光纤分别传输至CCD成像系统和光电传感模块。

所述的CCD成像设备主要由光学系统和成像系统组成。所述的光学系统作为接收端，与成像系统连接，其作用在于把电子枪内部真空放电产生的极紫外光信号输出到成像系统；所述的CCD成像设备响应时间为纳秒数量级。

所述的光电传感模块主要由滤波片和通道型光电倍增管组成。所述的滤波片与通道型光电倍增管连接，其作用在于将探测到的电子枪内部真空放电产生的极紫外光信号转化为电信号。所述的光电传感模块响应时间为纳秒数量级。

信号处理模块主要由主放大电路、滤波放大电路和A/D转化电路组成。所述的主放大电路与滤波放大电路连接；所述的滤波放大电路与A/D转化电路连接。其作用在于把电子枪内部真空放电产生的微弱极紫外放大增强。

显示模块是由计算机和串口通信电路组成。串口通信电路与计算机连接，其作用在于将CCD成像设备输出的极紫外光的图像信息和信号处理模块处理的极紫外光强度信息输出到计算机。

所述的导光系统有多套；导光系统布置在电子枪所处的真空室壁或真空室前端的高压瓷瓶壁上。在真空室壁或高压瓷瓶壁上各选取一个关于圆柱形真空室和高压瓷瓶的中心轴对称的位置，分别对向布置一对共两套导光系统，两套导光系统位于同一平面，两套导光系统之间的夹角为180度。也可各选取两个关于圆柱形真空室和高压瓷瓶的中心轴对称的位置对称布置两对共四套导光系统。四套导光系统对向布置于圆柱形同一横截面上，相邻两套导光系统之间的夹角为90度。位于同一横截面的导光系统所在位置的连线通过真空室或高压瓷瓶的轴心，使高压瓷瓶和真空室内部能够被导光系统全范围探测到。当然也可以根据需要选取更多的位置对称布置导光系统。