[发明专利]具有减小电场畸变功能的容性探针装置

说明书

技术领域

本发明涉及真空电子学技术领域，测量电子注速度系统的容性探针结构，尤其涉及一种具有减小电场畸变功能的容性探针装置。

背景技术

电真空器件是一类在真空或气体介质中，利用电子注与高频电磁场相互作用而实现微波功率放大与转换功能的有源电子器件。如今，电真空器件在雷达、电子对抗、制导和卫星通信等领域得到了广泛的应用。随着电真空器件技术的发展，各种各样的电子注测量系统应运而生。

图1为现有技术容性探针装置及相关部件的结构示意图。如图1所示，容性探针的前端通过法兰盘200与待测设备，如电子枪、速调管、回旋管等，相连接，其后端通过绝缘陶瓷300和连接管400与平面盲板法兰500连接。该容性探针100包括：真空腔体结构110，其同时作为外电极；电子注感应环130，其作为内电极。其中，该真空腔体结构110和电子注感应环130之间具有绝缘陶瓷筒120，两者构成了电容，电子注感应环130通过导线151连接至真空腔体结构110外侧。利用容性探针测量电子注的感应电压V(t)，并在平面盲板法兰500上测量电子注电流I(t)，进而就可以由下式计算得到电子注的平均轴向速度v(t)：

v(t)＝k·I(t)/V(t)                (1)

其中，该感应电压V(t)为电子注通过真空腔体而在容性探针内电极感应得到的；k是由容性探针的结构及测量电路决定的一个常系数。

然而，在实现本发明的过程中，申请人发现现有技术容性探针装置存在如下技术缺陷：

(1)由于电子注感应环及绝缘陶瓷具有一定厚度，因此在感应环前后边缘处就有较大的非径向电场，这就增加了电子注感应环上测量的电压波形的畸变，使探测结果以及后续计算都带来较大的误差；

(2)由于电子注感应环的引线是从后侧边缘单独引出的，这加剧了电场畸变，同时引线容易受到杂散电子的轰击，降低了探针探测的准确性；

(3)位于真空腔体上的真空绝缘馈电头是普通陶瓷电极，其外引线接头是裸露在空间的，容易受到空间各种电磁波的干扰，甚至使信号淹没。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种具有减小电场畸变功能的容性探针装置，以减小电子注感应环的感应电场畸变，提高电子注轴向速度的测量精度。

(二)技术方案

本发明具有减小电场畸变功能的容性探针装置包括：真空腔体结构110，呈筒状；绝缘陶瓷筒120，固定于真空腔体结构110的内侧；电子注感应环130，呈环状，由金属导电材料制备，固定于绝缘陶瓷筒120内侧的中部；至少一电场改善环，呈环状，由金属导电材料制备，固定于绝缘陶瓷筒200内侧的上部或下部，该电场改善环与电子注感应环300绝缘，与真空腔体结构110等电位；以及引线转接组件150，用于将由电子注感应环130的感应信号引出真空腔体结构110外。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有减小电场畸变功能的容性探针装置具有以下有益效果：

(1)在电子注感应环的两侧增加了与其绝缘的金属材料的电场改善环，从而大大减少了电子注感应环两侧边缘电场畸变，使电场更均匀；

(2)真空绝缘馈电头从真空腔体外壁和绝缘陶瓷筒中穿过，并钎焊在电子注感应环外侧中部，从而不会影响到电子感应环的电场分布，同时避免了引线受到真空腔体内杂散电子的轰击；

(3)在探针引线转接组件中，真空绝缘馈电头的外围具有外电磁屏蔽罩，同时，真空绝缘馈电头外接同轴屏蔽插头，使探针转接组件有良好的抗空间电磁波干扰能力，保证探针探测的感应电压的准确性及传输过程良好抗干扰性，使测量精度大大提高。

附图说明

图1为现有技术容性探针装置及相关部件的结构示意图；

图2为根据本发明实施例具有减小电场畸变功能的容性探针装置的结构示意图。

【主要元件】

100-容性探针装置；

      110-真空腔体结构；     120-绝缘陶瓷筒；

      130-电子注感应环；     141-前电场改善环；

      142-后电场改善环；     150-引线转接组件；

      151-真空绝缘馈电头；   152-外电磁屏蔽罩；

      153-同轴屏蔽插头；

200-法兰盘；

300-绝缘陶瓷；

400-连接管；

500-平面盲板法兰。