[发明专利]一种低能远焦电子枪在审

专利信息
申请号: 202111590293.X 申请日: 2021-12-23
公开(公告)号: CN114242547A 公开(公告)日: 2022-03-25
发明(设计)人: 吴伟;刘超;张爱兵;孙越强 申请(专利权)人: 中国科学院国家空间科学中心
主分类号: H01J29/48 分类号: H01J29/48;H01J29/62
代理公司: 北京方安思达知识产权代理有限公司 11472 代理人: 武玥;王蔚
地址: 100190 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 低能 电子枪
【说明书】:

发明涉及电子枪领域,特别是涉及一种低能远焦电子枪,包括:阴极发射体(1)、阴极紧固盖片(16)、阴极底座(2)、阳极(3)和电子枪外壳(10),其特征在于,阳极(3)的前方依次设置有第一透镜组和第二透镜组;第一透镜组和第二透镜组共同构成透镜组,用于聚焦电子束;其中,第一透镜组包括:依次排列的三个相同的且中心具有开孔的单膜孔透镜,单膜孔透镜之间间隔一定距离;第二透镜组包括:依次排列的三个等径不等高的圆筒状电极,圆筒状电极之间间隔一定距离;阴极发射体(1)、阳极(3)、第一透镜组的三个单膜孔透镜和第二透镜组的三个圆筒状电极依次同轴设置。本发明的低能远焦电子枪重量轻,且可以产生低能量、远焦距的电子束。

技术领域

本发明涉及电子枪领域,特别是涉及一种低能远焦电子枪。

背景技术

在空间科学领域,常常采用电子枪产生的电子来测量一些物理量,比如空间电场和空间磁场等。通过观察电子在物理场中的运动,就可以知道场的强度和方向,从而反演出其他的物理量。

月球表面直接暴露在太阳风和地球磁场中,月尘、月壤以及月岩等月球表层的物质在太阳风等离子体和太阳光谱的直接作用下,会带上电荷,产生一个电位。为了测量月球表面电位,需要一种主动式、非接触并且可移动的测量方案,通过观察电子在月表电场中的运动,来获取月球表面的充电参数。经过反复论证,一把能够产生低能量(2eV-500eV)、远焦距(大于200mm)电子束的轻型电子枪为我们攻关的关键技术之一。

现有的电子枪中,如在工业领域,注重束流的强度或者电流的大小,对电子束的能量、电子枪的尺寸和重量等不做严格要求;在表面科学领域,往往注重束流的聚焦效果以及束流的平行度等,对于焦距长度的要求不高,一般小于50mm;而在电子显微领域,中低能电子枪为了减小像差,经常采用磁聚焦技术,由于磁场的屏蔽非常困难。在空间科学领域,2002年,李春旭等人在论文《空间电子束电聚焦系统的设计》中论述一种电子枪,该电子枪产生的电子束可满足空间焊接和切割的需要,在空间站等航天器的维修中得到应用,类似的电子书切割在苏联和美国已经得到广泛的运用。在国外,1982年,Peter W.Erdman等人在论文“Low-voltage,high-current electron gun”描述了一种在实验室和探空火箭中都成功运用的电子枪。这些电子枪大多数是聚焦性能良好且具有大电流的电子枪,可在很宽的能量范围内调节,既稳定又易于操作,并且具有较轻的重量。

但是,空间科学领域的电子枪不具有焦距长和工作距离长的特点,其工作距离往往只有几厘米,焦距也非常短。尤其是当电子束能量低于30eV时,电子束难以聚焦,且容易受到来自空间电场和磁场的干扰,甚至不能引出束流。工业领域、电子显微领域和空间领域应用的电子枪,都是为专门用途设计的,在我们的调研范围内,无法满足宽能量范围、低能、远焦距和长工作距离等参数的要求,以及重量、体积和功耗的严格要求。因此,亟需一把能够产生低能量(2eV-500eV)远焦距(大于200mm)电子束的轻型电子枪。

发明内容

本发明的目的在于,克服现有电子枪无法满足宽能量范围、低能、远焦距和长工作距离参数的要求,以及重量、体积和功耗的严格要求,从而提供一种低能远焦电子枪,以实现低能远焦电子束的控制调节。

为解决上述技术问题,本发明的技术方案所提供的一种低能远焦电子枪,包括:阴极发射体1、阴极紧固盖片16、阴极底座2、阳极3和电子枪外壳10,其特征在于,所述阳极3的前方依次设置有第一透镜组和第二透镜组;所述第一透镜组和第二透镜组共同构成透镜组,用于聚焦电子束;其中,

所述第一透镜组包括:依次排列的三个相同的且中心具有开孔的单膜孔透镜;所述单膜孔透镜之间间隔一定距离;

所述第二透镜组包括:依次排列的三个等径不等高的圆筒状电极;所述圆筒状电极之间间隔一定距离;

所述阴极发射体1、所述阳极3、所述第一透镜组的三个单膜孔透镜和所述第二透镜组的三个圆筒状电极依次同轴设置。

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