[发明专利]一种新型纳米冷阴极阵列电子枪

说明书

本发明属于真空电子技术领域，具体提供一种新型纳米冷阴极阵列电子枪，包括：底座、N个第一阳极单元、阴极板、第二阳极板、上绝缘套筒及下绝缘套筒，若干个第一阳极单元均匀分布在底座上，阴极板上开设有倒圆台形孔，每个倒圆台形孔的内斜表面上均铺设有纳米冷阴极发射面，第二阳极板上开设有圆形孔，所述倒圆台形孔、圆形孔与N个第一阳极单元呈一一对应关系。本发明阵列电子枪在阴极附近不需要加磁场，极大的简化了整个电子枪阵列的结构，且通过有效调节第一阳极和第二阳极电压，能够有效调节本发明阵列电子枪所形成的各个电子注横截面半径大小，甚至形成实心电子注，使得本发明电子能够广泛应用于多种电真空器件。

技术领域

本发明属于真空电子技术领域，涉及微波、毫米波、太赫兹波辐射源技术，具体提供一种新型纳米冷阴极阵列电子枪。

背景技术

电真空辐射源作为雷达、电子对抗、空间通讯等军事电子系统不可或缺的核心器件，一直受到广泛重视。传统的电真空辐射源器件中的电子枪一般采用热阴极发射系统，经过几十年的发展，热发射阴极的工艺已经非常成熟，被广泛应用于各种电真空辐射源器件中，但是热发射阴极存在以下显著缺点：结构复杂，成本高，阴极系统由多种金属和陶瓷部件构成，由于热阴极工作在上千度的高温环境，阴极中加热用的灯丝容易断裂或者短路，导致器件损坏；另一方面，由于需要加热功率，增加了系统的复杂性，降低了系统的效率，需要较长时间才能达到工作温度，尤其对于大功率器件，其启动时间往往长达几分钟，给使用带来很大的不方便；同时，由于热阴极结构复杂也是电真空辐射源难以集成的主要原因之一。

冷阴极场致电子发射与热电子发射在性质上完全不同，场致电子发射依靠很强的外部电场来压抑物体表面的势垒，使势垒的高度降低并使势垒的宽度变窄。由此，物体内的大量电子就能穿透过表面势垒而逸出，没有发射时间的延迟。而且由于场致发射阴极无需高温加热，因此冷阴极的功耗低；所以场致发射冷阴极具有功耗低、尺寸小、响应速度快、可集成等许多优点，它是电真空辐射源器件的理想电子发射源。

发明内容

本发明目的在于克服上述热阴极缺陷，提供一种新型纳米冷阴极阵列电子枪，利用场致发射阴极的优点特性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种新型纳米冷阴极阵列电子枪，包括：底座、N个第一阳极单元、阴极板、第二阳极板、上绝缘套筒及下绝缘套筒，N≥1；其特征在于，

所述若干个第一阳极单元均匀分布在底座上，每个第一阳极单元为金属圆台结构、下底面固定在底座上；

所述阴极板为金属结构，阴极板上开设有N个倒圆台形孔，每个倒圆台形孔的内斜表面上均铺设有纳米冷阴极发射面；

所述第二阳极板为金属结构，第二阳极板上开设有N个圆形孔，每个圆形孔周围有环形凸起；

所述N个倒圆台形孔、N个圆形孔与N个第一阳极单元呈一一对应关系，使得每个第一阳极单元与之对应的倒圆台形孔、圆形孔的中轴线重合；

所述底座和阴极板通过下绝缘套筒密封连接固定，所述阴极板和第二阳极板通过上绝缘套筒密封连接固定。

所述第二阳极板上端可以和一个或多个高频系统密封连接形成超高真空环境；上述纳米冷阴极电子枪，根据应用需求能够产生N个横截面为环形空心或实心的电子注。

本发明的有益效果在于：