[发明专利]一种基于热电子发射阴极的电子发射装置

说明书

本发明提供了一种基于热电子发射阴极的电子发射装置，包括电子发射单元及加热单元。加热单元包括加热组件、绝缘套和绝缘隔热组件，加热组件包括多个加热金属丝，且在金属底座上开有多个通孔，金属底座和绝缘套从内到外嵌套布置，金属底座和绝缘套之间设有空隙，加热金属丝位于空隙内，加热金属丝一端与金属底座连接，另一端穿过通孔形成加热组件的一个输出端；绝缘隔热组件密封空隙，构成加热空间；电子发射单元包括热电子发射阴极和热电子发射阳极，热电子发射阴极用于接收绝缘套的热量产生电子，电子在热电子发射阴极和热电子发射阳极之间形成的电场作用下发射。在保持内部高真空条件下，该装置可向周围大气环境提供高密度电子。

技术领域

本发明属于一种电子发射装置，具体涉及一种基于热电子发射阴极的电子发射装置。

背景技术

目前，现有电子发射装置主要基于电子束辐射、辉光放电、电晕放电、介质阻挡放电、射频放电、滑动电弧放电和射流放电等几种原理。其中电子束辐射设备结构复杂，成本高，需要复杂的高压电源及加速管设备，造成装置体积庞大，X射线污染严重，需要防X射线的安全保护设备；辉光放电受低气压的限制，工业应用难以连续化生产且成本高昂；电晕放电和介质阻挡放电装置对电压等级要求较高，且电子产生过程中，有较高浓度的臭氧和氮氧化物等副产物生成，此外电晕放电装置会产生与电子等量的正电荷，造成电荷种类不单一；射频放电装置在放电过程中同样有副产物产生等问题，而滑动电弧和射流放电都是靠击穿电极中较少的空气产生电子，作用范围较小，电荷种类并不单一。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于热电子发射阴极的电子发射装置，用于产生高密度电子流，克服现有的由于产生的电子的方式比较复杂，导致电子发射装置结构复杂的技术问题。

本发明提出的一种基于热电子发射阴极的电子发射装置，包括：加热单元和电子发射单元，加热单元用于产生热量加热电子发射单元，电子发射单元用于通过加热产生并发射电子；

加热单元包括金属底座、绝缘套、加热组件以及绝缘隔热组件，加热组件包括多个加热金属丝，且在金属底座上开有多个通孔，其中，金属底座和绝缘套从内到外嵌套布置，金属底座和绝缘套之间设有空隙，加热金属丝位于空隙内，加热金属丝一端与金属底座连接，另一端穿过通孔形成加热组件的一个输出端；

绝缘隔热组件同金属底座的开口端和绝缘套的开口端的接触，用于密封金属底座和绝缘套之间空隙，构成加热空间；

绝缘隔热组件中设有第一导线和第二导线，第一导线一端与金属底座连接，另一端作为加热单元的第一电源端，第二导线的一端同加热组件的所有输出端连接，另一端作为加热单元的第二电源端；

加热组件在通电后产生轰击电子，绝缘套在轰击电子的作用下发热。

优选地，电子发射单元包括：热电子发射阴极和热电子发射阳极，其中，热电子发射阴极和热电子发射阳极从内到外嵌套布置，热电子发射阴极和热电子发射阳极之间设有间隙，热电子发射阴极附着于绝缘套的外表面，绝缘隔热组件同热电子发射阴极的开口端和热电子发射阳极的开口端的接触，用于密封热电子发射阴极和热电子发射阳极之间空隙，构成发射空间；

绝缘隔热组件中设有第三导线，第三导线的一端与热电子发射阴极连接，另一端作为电子发射单元的第一电源端，热电子发射阳极作为电子发射单元的第二电源端；

热电子发射阴极用于接收绝缘套的热量并产生电子，电子在热电子发射阴极和热电子发射阳极之间形成的电场加速的作用下，穿透电子发射阳极薄膜，形成发射。

优选地，热电子发射阳极为氮化硅薄膜。

优选地，通过改变热电子发射阳极和热电子发射阴极之间的电压实现控制电子密度。

优选地，金属底座开有一个位于顶端的通孔和多个呈中心对称的通孔。

优选地，金属底座、绝缘套以及热电子发射阴极均呈半圆球状。