[发明专利]一种高工作比纳米材料冷阴极电子枪

说明书

本发明涉及一种高工作比纳米材料冷阴极电子枪，所述冷阴极电子枪包括，聚焦极、阳极、阴极、阴影栅、控制栅，所述阴影栅设置于冷阴极发射面上，二者处于等电位，所述阴影栅由金属材料或者半导体材料制备；所述控制栅置于阴影栅预定距离的正前方，控制栅形状与阴影栅形状相似，阴影栅与控制栅的位置进行对栅设置，并与阴极发射面对向设置。本发明采用的技术方案的冷阴极电子枪，避免了电子轰击控制栅，进而解决了控制栅烧毁问题，解决了冷阴极电子枪只能工作在小工作比状态，拓展了纳米材料冷阴极电子枪在电真空器件中应用，甚至促进快速启动电子系统的发展；而且本发明所述的冷阴极电子枪具有结构简单、装配便利特点。

技术领域

本发明涉及一种电真空器件,具体的说是涉及一种高工作比纳米材料冷阴极电子枪。

背景技术

传统线性注微波管，诸如速调管、行波管，是微波接力通讯、雷达、电子对抗和卫星通讯等电子系统中的重要电子器件。电子枪是线性注微波管的心脏，为微波管高频电路提供互作用所需的电子注。在工程领域，电子枪一般采用热阴极作为电子注发射体，热阴极预热时间通常需要几十至数百秒。部分电子枪,采用阴影栅和控制栅加载技术,提高微波管的切换频率,其中阴影栅悬置在热阴极上方，其目的为：一是避免热阴极发射物的金属盐侵蚀阴影栅,导致栅发射；二是避免热阴极受热膨胀积压阴影栅，导致阴影栅损坏。在某些应用领域，为了加快电子系统启动速度，不得不牺牲微波管使用寿命，压缩热阴极预热时间。1976年，美国Spindt等研制成功Spindt阴极，不需要预热即可正常的冷阴极。1997年日本NEC， 2000年美国Spindt团队利用Spindt阴极先后在实验室研制成功冷阴极行波管。Spindt阴极工艺复杂、稳定性差、成本高昂，至今未走出实验室。

上世纪末期，人们将碳纳米管、石墨稀、硅纳米线等纳米材料作为电子发射体应用于冷阴极，并且进一步进行电子枪，及其微波器件的研制工作。现在，人们在纳米材料冷阴极的上方悬置几千伏的高压栅网，在冷阴极发射面激励出极高的电场，整个冷阴极发射面都在电子发射。虽然，纳米材料冷阴极发射的部分电子能够穿越栅孔，进入高频电路互作用区域，但是依然有相当一部分电子轰击到栅网。电子持续轰击栅网，将造成栅网烧毁，为了规避栅网烧毁问题，现在纳米材料冷阴极电子枪工作在小工作比状态，极大的限制了纳米材料冷阴极电子枪在电真空器件中应用，制约了快速启动电子系统的发展。因此，提高纳米材料冷阴极电子枪的工作比，甚至让纳米材料冷阴极电子枪连续工作，成为了快速启动电子系统发展的技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高工作比纳米材料冷阴极电子枪，所述冷阴极电子枪包括，聚焦极、阳极、阴极、阴影栅、控制栅，所述阴影栅设置于冷阴极发射面上，二者处于等电位，所述阴影栅由金属材料或者半导体材料制备；所述控制栅置于阴影栅预定距离的正前方，控制栅形状与阴影栅形状相似，阴影栅与控制栅的位置进行对栅设置(即让阴影栅与控制栅对应的径向栅丝平行)，控制栅与阴极发射面对向设置，所述控制栅由金属材料制备，控制栅相对于阴极和阴影栅处于高电位时，冷阴极发射电子注，控制栅相对于阴极和阴影栅处于低电位时，冷阴极不发射电子注。

所述的冷阴极电子枪，所述阴影栅刻蚀于基片上，所述阴影栅的栅格内设置有能发射电子的纳米材料。

所述的冷阴极电子枪，阴影栅由金属材料或者半导体材料制成后，封接于阴极发射面上

所述的冷阴极电子枪，所述阴影栅顶部平面高于纳米材料所在的平面。

所述的冷阴极电子枪，所述阴影栅是平面轮辐栅或者球面轮辐栅或者圆锥柱栅；所述控制栅相应的是平面轮辐栅或者球面轮辐栅或者圆锥柱栅。