[发明专利]一种同轴双电子束电子枪

说明书

该发明属于与回旋管(振荡器、放大器)配套用同轴双电子束电子枪，电子枪筒体、底座，带电热丝和两个电子束发射环的阴极套，内、外阳极，控制阳极。该发明由于将内阳极、外阳极与阴极套之间采用同轴线相对设置，内阳极与外阳极之间仍采用重(套)叠设置，而在内、外阳极与阴极头之间还设有一控制阳极、以调节电子束电流的大小、电子束在回旋管内的旋转速度和轴向速度。因而本发明具有不但可对输出功率进行快速调节，而且可在回旋管的最高效率范围内对其工作效率进行任意调节，有效提高了同轴双电子束电子枪的性能及与之配套的回旋管的适用范围；内、外阳极与.阴极套及控制阳极与阴极套之间也不会发生击穿、而有利于器件的小型化等特点。

技术领域

本发明属于高功率微波、毫米波、亚毫米波技术领域中与回旋管(振荡器、放大器)配套用电子枪，特别是涉及一种同轴双电子束电子枪。

背景技术

回旋管作为大功率微波、毫米波、亚毫米波的新型器件，自问世以来已得到迅速发展，回旋器件的系列产品已研制成功，其波段已到毫米波及亚毫米波段，功率高达数兆瓦，平均功率已达到数百千瓦。在毫米波、亚毫米波波段，这是普通微波管所不能比拟的，在微波、毫米波、亚毫米波雷达、通讯等领域具有极大的应用前景；在高性能精密陶瓷的烧结、核磁共振、DNA诊断等领域也有应用前景。此外，由于其输出功率大，还在受控核聚变领域具有重要的实用价值。能源危机是世界各国面对的重大问题，新型能源的探索与开发受到各国政府和科学家的高度重视。受控热核反应为新能源的产生提供了最重要的途径，耗资数千亿美元的国际热核聚变实验反应堆(International Thermonuclear ExperimentalReactor，缩写为ITER)计划将高密度等离子体加温到上亿度的高温，从而实现受控核聚变，将给人类带来丰富的清洁能源，实现这一计划的关健技术之一就在于等离子体加热。回旋管被用于ITER等离子加热，提高回旋管的输出功率是ITER计划成功的关键。回旋管由谐振腔和电子枪构成，电子枪产生的一个环形回旋电子束在电磁场作用下产生高的微波功率从微波输出窗输出；目前回旋管的研究受到国际科学界的高度重视，正努力提高工作频率，输出功率和效率。

为了提高回旋管输出功率，刘盛纲、刘朝宇在中国专利200510022310.4中公布了一种新型同轴(谐振)腔双电子束回旋管。同轴谐振腔双电子束回旋管需要两个环行螺旋运动的电子束，通过采用双电子束、使注入回旋管谐振腔中的电子束电流成倍增加，从而使同轴回旋管的输出功率较传统回旋管技术大大提高。该专利技术中电子枪的锥形阴极套设于锥形阳极套内，在阴极套的前端设有两个发射不同环行电子束的发射环；内导体(内阳极)又设于阴极套内；上述各元件通过绝缘体连接，阳极套与内导体(内阳极)工作电位相同。该专利技术由于内导体(内阳极)位于阴极套内，而阴极套又位于外导体(外阳极)内，为避免内外导体(外阳极)与阴极之间的高压击穿，内、外导体(阳极)与阴极套之间的最小距离受到限制。因此，该类电子枪中阴极套的电子束发射环半径及外导体(外阳极)的内径均受限、不能任意设定；尤其在内、外导体(阳极)与阴极套之间工作电位差较大时，既不能采用较小的发射环半径、又不能采用较小的外导体(外阳极)内径，使器件在直径方向上难以小型化；特别是该专利技术不能在工作电位不变时对电子束电流的大小、电子束在回旋管内的旋转速度和轴向速度进行调节，这就存在不但输出功率调节困难、性能难以提高，而且与回旋管配套时不能对其工作效率进行调节等弊病。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，研究设计一种同轴双电子束电子枪，以克服内导体(内阳极)与阴极套之间因压过高、或因距离过近而击穿，器件难以小型化；以及不能对电子束电流的大小、电子束在回旋管内的旋转速度与轴向速度进行调节的弊病；达到不但可对输出功率进行快速调节，而且可在回旋管的最高效率范围内对其工作效率进行任意调节，有效提高同轴双电子束电子枪的性能及回旋管的适用范围，以及有利于器件的小型化等特点。