[发明专利]一种冷阴极大功率电子束枪

说明书

技术领域

本发明涉及电子束的发生装置，尤其涉及一种冷阴极大功率电子束枪。

背景技术

电子束枪是一种高能热源，是关系到国家航空航天、国防、尖端材料制造等的高端先进技术，具有重大的战略价值，在耐高温和稀贵材料的加热、蒸发、焊接、熔炼、提纯等领域具有独到的优势。

目前市面上的电子束枪主要有热阴极电子束枪和冷阴极电子束枪两种，热阴极电子束枪采用钨丝结构，工作过程中电子束枪内的器件大多需要加热到2000℃以上，且枪室必须维持高真空环境，其故障多、能耗高、制造及使用维护成本高；而冷阴极电子束枪采用直筒型结构，电子由阴极产生后直接在高压电场的加速下，经聚焦扫描射向物料，由于物料高温产生的热辐射直接正对阴极，导致阴极表面温度升高，电子发射不稳定，同时气氛及产生的飞溅物极易对枪体造成较大影响，造成工作不稳定，严重时甚至会损坏阴极，而且目前冷阴极电子束枪的工作真空范围也较窄，限制了冷阴极电子束枪的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可避免物料热辐射对阴极产生影响，大大提高电子束枪工作稳定性，且应用较广的冷阴极大功率电子束枪。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种冷阴极大功率电子束枪，包括从上至下依次设置的电极接入组件、气体电离组件、阳极栅孔管和使出射电子束流发生偏转的束流偏转导引组件，所述的电极接入组件通过绝缘套与所述的气体电离组件密封固定，所述的气体电离组件、所述的阳极栅孔管和所述的束流偏转导引组件依次密封固定，所述的电极接入组件、所述的气体电离组件、所述的阳极栅孔管和所述的束流偏转导引组件上均设置有水冷机构。

所述的电极接入组件包括电极连接座和高压电极接头，所述的高压电极接头固定连接在所述的电极连接座的上端，所述的绝缘套与所述的电极连接座固定连接，所述的电极接入组件上的水冷机构包括固定设置在所述的电极连接座上的第一水冷进口和第一水冷出口，所述的电极连接座中设置有轴向的水冷通孔，所述的第一水冷进口和所述的第一水冷出口均与所述的水冷通孔相连通的。

所述的气体电离组件包括冷阴极和套状阳极，所述的套状阳极中设置有气体电离室，所述的冷阴极位于所述的气体电离室中且与所述的套状阳极同轴设置，所述的冷阴极密封固定在所述的电极连接座的下端，所述的冷阴极的下端面为内凹的弧形，所述的绝缘套与所述的套状阳极的上端密封固定，所述的套状阳极的下端与所述的阳极栅孔管同轴密封固定，所述的套状阳极上固定设置有与所述的气体电离室相连通的工作气体接入口，所述的气体电离组件上的水冷机构包括固定设置在所述的套状阳极上的第二水冷进口和第二水冷出口，所述的套状阳极中设置有第一水冷环槽，所述的第二水冷进口和所述的第二水冷出口均与所述的第一水冷环槽相连通。

所述的冷阴极外套设有阴极护套，可减少冷阴极和套状阳极内壁之间的放电，提高冷阴极电子束枪工作的稳定性。

所述的工作气体为氢气或氢氧混合气，所述的氢气的质量占比大于等于90%，该工作气体由外部独立配气系统供应。

所述的套状阳极上固定设置有与所述的气体电离室相连通的真空测量接口，所述的真空测量接口与真空测量仪相连接，并控制电子束枪的工作气氛的真空度范围为0.0001Pa～10Pa。

所述的套状阳极的形状为筒形。

所述的阳极栅孔管上的水冷机构包括固定设置在所述的阳极栅孔管上的第三水冷进口和第三水冷出口，所述的阳极栅孔管中设置有第二水冷环槽，所述的第三水冷进口和所述的第三水冷出口均与所述的第二水冷环槽相连通。

所述的束流偏转导引组件包括聚焦偏转部分和扫描部分，所述的聚焦偏转部分包括上段束流管、上聚焦线圈和偏转线圈，所述的阳极栅孔管与所述的上段束流管同轴密封固定，所述的上聚焦线圈和所述的偏转线圈分别固定套设在所述的上段束流管上，所述的扫描部分包括下段束流管和扫描线圈，所述的下段束流管与所述的上段束流管固定连接，所述的上段束流管的中心轴线和所述的下段束流管的中心轴线的夹角为5～30°，所述的偏转线圈位于所述的上段束流管的下端与所述的下段束流管的交接处，所述的偏转线圈的偏转角度等于所述的上段束流管的中心轴线与所述的下段束流管的中心轴线的夹角角度，所述的扫描线圈固定套设在所述的下段束流管上，所述的束流偏转导引组件上的水冷机构包括固定设置在所述的上段束流管或所述的下段束流管上的第四水冷进口和第四水冷出口，所述的上段束流管和所述的下段束流管中设置有第三水冷环槽，所述的第四水冷进口和所述的第四水冷出口与所述的第三水冷环槽相连通。