[实用新型]一种低能量电子枪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种能发射低能量电子的装置，具体的说是涉及一种低能量电子枪。

背景技术

X射线光电子能谱是一种基于光电效应的电子能谱，它是利用X射线光子激发出物质表面原子的内层电子，通过这些电子进行能量分析而获得表面成分和电子状态信息的一种分析手段。X射线照射过程中，由于大量电子的放出，使得导电性比较差的物质容易带正电，而物质一旦带电则分析光电子能谱会出现较大的偏差甚至错误的结论，因此需要对带电的物质进行电子补偿而中和。

对物质进行电荷中和的传统电子枪发射出的电子能量等级单一，电子能量等级可调范围小，电子对物质表面中和范围小且容易激发物质原有的状态，无法满足电子中和的目的。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是要提供一种新型的低能量电子枪，该电子枪具有低能量、电子数量和能量等级可调、结构紧凑和使用方便等优点。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案：

一种低能量电子枪，其特征在于，包括：

发射电子的电子发射装置；

加速引导上述电子，用于控制电子的数量和速度的栅极装置；

对上述电子形成的电子束进行约束的聚焦装置；

将上述装置容纳于其腔体内的电子枪壳；

以及将上述电子发射装置、栅极装置以及聚焦装置固定于上述电子枪壳腔体内，起固定支撑作用的支撑装置。

所述电子发射装置包括处于负电位的阴极灯丝、绝缘陶瓷、处于负电位的导电杆以及处于负电位的灯丝座；所述阴极灯丝固定在所述导电杆上，通电发热后释放出热电子；所述导电杆固定在所述绝缘陶瓷上并自所述绝缘陶瓷内部穿过；所述绝缘陶瓷位于所述栅极装置内，且通过所述灯丝座与所述栅极装置固定。

所述栅极装置处于负电位，且其电位高于阴极灯丝电位；所述栅极装置前端通过绝缘球与聚焦装置绝缘隔开，其后端与灯丝座相互配合将所述绝缘陶瓷固定于栅极装置内部；同时所述栅极装置中心开有用于阴极灯丝释放出的热电子通过的中心孔。

所述聚焦装置由三个相互配合的环形电极构成；其中一个环形电极为正电位电极，其前端通过绝缘球与其余两个环形电极绝缘隔开，其后端同样通过绝缘球与栅极装置绝缘隔开；其余两个环形电极相互配合构成一电极结构，且该电极结构处于零电位。

所述电子枪壳包括枪筒、底座以及连接法兰；所述枪筒与底座之间通过连接法兰相连接；且所述连接法兰上设置栅极电极、阴极电极以及聚焦阳极电极。

所述支撑装置包括陶瓷棒、支撑板、弹簧以及绝缘球；所述陶瓷棒一端固设于连接法兰上，另一端与支撑板相连接；所述弹簧设置于灯丝座与支撑板之间，起支撑和缓冲作用；所述绝缘球分别均匀设置于所述栅极装置前端与上述正电位电极之间以及正电位电极与零电位电极结构之间，起绝缘隔离作用。

所述电子枪用材可选用SUS304材料，以适应电子枪超高真空环境的使用要求，其最高可耐250℃的高温烘烤。

所述电子枪的栅极电极、阴极电极以及聚焦阳极电极上的各个电压值设定由电源控制器进行设定，通过对上述各个电极设定不同的电压值，实现热电子的范围可调发射、电子束斑的大小可调等过程的调节。

本实用新型的主要工作原理：

通过电源控制器对栅极电极、阴极电极以及聚焦阳极电极实现对电子发射装置、栅极装置和聚焦装置施加对应的电压，使电子枪正常工作；工作时，发射装置阴极灯丝通电发射出电子能量等级具有高低两个等级范围可调的热电子，栅极装置电位相对于阴极灯丝电位高几十伏，并对通过中心孔的电子进行加速引导，并控制电子的数量和速度；通过栅极装置的电子进入聚焦装置，受电场力的作用开始聚焦，最后通过最前端孔发射出去。聚焦装置可控制束斑的大小。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的电子枪具有低能量、电子数量和能量等级可调、结构紧凑和使用方便等优点。

附图说明

图1为低能量电子枪的外观图；

图2为低能量电子枪的内部总体结构图；

图3为低能量电子枪的剖面图；

图4为低能量电子枪前端局部剖面图；

图5为电极法兰的结构示意图；

图6为控制电路示意图。