[发明专利]一种电子偏移式电场强度传感器

权利要求书

1.一种电子偏移式电场强度传感器，主要包括：电子枪组件，加速电场，速度筛选磁场产生装置，筛选小孔，减速电场组件，电荷耦合器件，电场屏蔽罩和磁场屏蔽罩等；电子发射组件包括电加热丝或发射控制栅极，发射阴极，发射阳极，加速电场的阳极板上开有与发射阴极相对的中心小孔；上述加速电场和减速电场组件位于电场屏蔽罩之内；速度筛选磁场是施加于加速电场阳极中心小孔后的匀强磁场，可以由电磁方式获得也可由永久磁铁获得；磁场周围设有屏蔽罩，在屏蔽罩上开有通向待测电场的速度筛选小孔；减速电场组件包括减速电场阴极和减速电场阳极，磁场屏蔽罩是由导磁性良好的金属材料制成，电场屏蔽罩是由电的良导体材料制成，电荷耦合器件指的是能够接收入射电子，并且电子入射位置可识别的组件。

2.上述电子偏移式电场强度传感器的工作原理是：电子枪阴极发射出不同初速度的电子，电子在加速电场的作用下向前运动，加速后的部分电子从电场阳极板的小孔射出形成电子束，电子束进入到匀强磁场中，在匀强磁场的作用下，电子束发生偏转，电子偏转半径与电子射入磁场的速度有关；电子进入磁场的初速度越大，电子的圆周运动半径越大；偏转方向由磁场方向和电子运动方向共同决定，在欲筛选出的电子运动圆弧路径上设置筛选小孔，将这些需要的电子筛选出来；运动速度在一定范围的电子从速度筛选小孔中射出，其余电子被反射回去，至此得到速度在一定范围、方向统一的电子束；从筛选小孔中射出的电子形成一个截面积很小的电子束，电子束进入待测电场中，这些电子在被测电场的作用下发生偏移，如果被测电场强度为零，则电子束落在电荷耦合器件的正中心；如果被测电场不为零，则电子束在被测电场的作用下发生偏移；在电场力沿电子束原运动方向的垂直面的分量的作用下，电子束沿原运动方向的垂直面进行偏移，偏移的大小由待测电场强度沿电子束的垂直面的分量、电子的运动速度以及筛选小孔到电荷耦合器件的距离共同决定，偏移的方向由待测电场沿电子束的垂直面的分量决定；在测量过程中，根据电子束在电荷耦合器件上的电子量最大的落点位置，可以判断出被测电场在电子束垂直面上的分量；一套这样的装置可以实现电场的二维测量。两套同样的装置垂直放置可以实现电场的三维测量，第二套装置可以和第一套共用电子枪到筛选磁场部分，通过改变筛选磁场的方向来实现射入被测电场的电子束的运动方向和第一套装置射入被测电场的电子束运动方向垂直。

3.权利要求1所述的电子偏移式电场强度传感器，其特征在于，具有以速度为标准进行电子筛选的筛选磁场和筛选小孔。

4.权利要求1所述的电子偏移式电场强度传感器，其特征在于，具有高分辨率的电荷耦合器件，电荷耦合器件的像素单元排列可以是以常规的矩阵方式排列也可以是以中心点为圆心的同心圆式排列，中心点也存在一个像素单元。

5.权利要求1所述的电子偏移式电场强度传感器，其特征在于，电子加速和电子减速都是在电场屏蔽罩内实现，电子筛选是在磁场屏蔽罩内实现。

6.权利要求1所述的电子偏移式电场强度传感器，其特征在于，从电子发射到电子入射到电荷耦合器件都是在真空或近似真空的环境中实现。

7.权利要求1所述的电子偏移式电场强度传感器，其特征在于，可以用于测量磁场强度。