[发明专利]椭圆形带状注电子枪

说明书

该发明属于一种与行波管、返波管等配套用椭圆带状注电子枪，包括：壳体及设于壳体内的电热丝，阴极头发射面为平面的阴极组件，含四棱锥聚焦孔的聚焦极组件及位于壳体输出端口、其阳极孔为椭圆柱孔的阳极。该发明采用六硼化镧作为阴极头、并将阴极发射面将改为平面，同时采用轴截面为矩形的四棱锥孔作为聚焦孔、采用椭圆柱孔作为阳极孔；因而具有结构简单，加工方便，精度易于保证且器件易于小型化、生产成本低，阴极头发射的电流密度高、可有效提高器件的工作频率及电子注的电流密度，以及电子枪的输出功率高、使用寿命长等特点。克服了背景技术结构复杂、电子注的电流密度低且不均匀，在高温条件下工作阴极的蒸发率高、使用寿命短等缺陷。

技术领域

本发明属于真空电子器件领域，特别是一种椭圆带状注电子枪，该电子枪尤其适合与行波管、返波管等配套用。

背景技术

随着真空电子技术的发展，当传统的“O”型真空电子器件向毫米波以及更高波段发展时，由于工作频率的增加，器件的尺寸将变得越来越小，加工相应地就变得越来越困难；另外，由于空间电荷效应的限制，此类器件的电流密度的提高受到制约，其功率容量必然受到限制，进而导致器件的整体性能随着工作频率的提高而急剧下降。相对于传统的“O”型真空电子器件而言，带状注真空电子器件具有以下明显的优点：其一.由于结构简单，因而加工相对容易；其二.由于可以以较小的尺寸传输大电流，因而具有较大的输出功率；其三.由于带状电子注更靠近高频结构，因而有利于扩大互作用区域、对提高真空电子器件的效率有利。带状注真空电子器件由于具有上述的优点，在未来的大功率、高频率和小型化的发展趋势中具有明显的优势，从而引起了人们越来越多的关注和研究。

目前，带状电子注的产生主要有直接法和间接法。直接法是利用带状注电子枪直接产生带状电子注，带状注电子枪分为椭圆带状注电子枪和矩形带状注电子枪；间接法是利用圆形注电子枪加上非对称螺旋透镜产生带状电子注。在申请号为200810224901.3、发明名称为《一种椭圆形带状注电子枪结构》的专利文献公开了一种适用于W(75GHz-110GHz)波段带状注速调管的椭圆带状注电子枪，该电子枪包括：椭圆形柱面结构的阴极，内部空心椭圆渐变、外部跑道形状结构的聚焦电极，阳极头以及外壳。该电子枪在用于带状注速调管时、虽然在W波段具有高功率输出、体积小和结构紧凑等优点，但同时却存在：其一.该发明的带状注电子枪是采用皮尔斯方法设计的，其阴极的发射面为凹形柱面，因而当阴极尺寸较小时，凹形柱面阴极所产生电子注的电流密度将变得不均匀；其二.为与凹形柱面阴极配套、所采用的椭圆渐变的聚焦极，不但结构复杂，而且用于小尺寸阴极所发射的电子注聚焦时、其电子注边缘的轨迹将发生交叉，而导致层流性变差；其三.随着频率的增加，电子枪尺寸变得更小，该电子枪对其阴极发射面、聚焦极以及阳极头的椭圆锥孔的精度要求更高，椭圆形锥孔的加工难度大，不利于器件的小型化及工作频率的提高；其四.此类电子枪通常采用钡、钨材料作阴极、不但发射的电流密度低，如：钨(W)阴极的工作温度为2500K～2700K，发射电流密度为0.26～1.5A/cm²；氧化物阴极((Ba·Sr·Ca)O)的工作温度为900K～1000K，发射电流密度为0.81～5.0A/cm²；浸渍钡钨阴极(BaO-W)工作温度为1000K～1200K，发射电流密度为0.33～5.1A/cm²，而且此类阴极在高温条件下工作，其阴极的蒸发率高、使用寿命短。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术存在的缺陷，改进设计一种椭圆形带状注电子枪，以达到在确保电子枪的高输出功率的同时、简化其结构、有效降低加工难度及生产成本，实现器件小型化、有效提高器件的工作频率及电子注的电流密度，以及延长电子枪的使用寿命等目的。