[发明专利]电子枪、电子加速器以及辐照装置

说明书

本公开是关于将一种可产生高平均电流电子束的微波电子枪应用于辐照的电子加速器以及电子枪。该电子枪包括：电子枪腔室，该电子枪腔室的出口端设有多个电子束孔；悬浮栅阴极结构组件，设置于该电子枪腔室内，且包括多个悬浮栅阴极结构，该多个悬浮栅阴极结构以预设图案形状分布形成一阴极面；其中所述多个电子束孔与该多个悬浮栅阴极结构分别一一对应，以使各所述悬浮栅阴极结构产生的电子束分别从对应的一电子束孔射出。

技术领域

本公开涉及辐照加速器技术领域，尤其涉及一种电子枪、包含该电子枪的电子加速器以及包含该电子加速器的辐照装置。

背景技术

随着科学技术的发展，电子加速器的应用领域越来越广泛。电子直线加速器是加速器中用途最为广泛的一种，它广泛应用于肿瘤治疗，高分子交联，医疗用品消毒，铸件探伤，食品保鲜，海关检查，灭菌杀虫，同位素生产以及科学科研等方面。常规电子直线加速器如图1所示，主要由直流段、聚束段和加速段组成。由于加速段只能加速由分立束团组成的微脉冲电子束，由直流枪产生的较低能量的直流电子束必须经过聚束段使其转换成微脉冲电子束40才能被后面的加速段所加速。虽然微波电子枪加速器可直接产生微脉冲组成的电子束，从而使得所产生的电子束可直接被加速段加速。但是微波电子枪由于“反轰”效应无法工作在高占空比的状态，平均功率低，成本高，通常不适于辐照加速器应用。一般的，微波电子枪加速器的平均电流很小，只有几十微安量级，平均功率最多几百瓦，效率很低。

相关技术中提供一种微波电子枪加速器，如图2所示，其可以完全消除微波电子枪的反轰电子和其发射电子中的大部分差性能电子，使得微波电子枪可以工作在连续波状态下，从而使得微波电子枪平均电流可以大幅提高，也就是平均功率可以大幅提高。但是在具体应用时依然存在一些问题，如图3所示，如果要提高微波功率的利用率从而提高整体效率，可以让微波电子枪加速器工作在由连续的微波脉冲(称为宏脉冲，宏脉冲内包含很多微波频率的微脉冲)组成的脉冲式工作状态下，并且提高宏脉冲内的平均电流。

但是上述方式要求微波电子枪的加速间隙相对于所采用的微波波长要足够的小，而且越小越好。参考图4所示，此时在要求较高的宏脉冲平均电流时阴极10必须有足够大的发射面，而大的发射面又要求大的加速间隙和大的加速出口，否则加速间隙小会使大的发射面的阴极10中间部分的电场降低太多而最终使电子束40易打在腔壁上，且具有大的阴极发射面的阴极10加工和安装复杂、难度高，对温度变化适应性也差。另外，大的加速间隙又要求长的微波波长或大尺寸的加速器。同时，大的加速出口也不利于电子枪和加速管的微波隔离，进一步影响加速器的性能。目前的方案很难兼顾以上这些因素设计性能较好的电子加速器。因此，有必要提供一种新的技术方案改善上述方案中存在的一个或者多个问题。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本公开的目的在于提供一种电子枪、包含该电子枪的电子加速器以及包含该电子加速器的辐照装置，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种电子枪，该电子枪包括：

电子枪腔室，该电子枪腔室的出口端设有多个电子束孔；

悬浮栅阴极结构组件，设置于该电子枪腔室内，包括多个悬浮栅阴极结构，该多个悬浮栅阴极结构以预设图案形状分布形成一阴极面；其中所述多个电子束孔与该多个悬浮栅阴极结构分别一一对应，以使该多个悬浮栅阴极结构产生的多个电子束分别从对应的一电子束孔射出。

本公开的实施例中，所述电子枪为微波电子枪。

本公开的实施例中，所述多个悬浮栅阴极结构以下述任意一种或多种预设图案形状分布：圆圈形、栅格形、长条形和同心圆形。

本公开的实施例中，所述多个悬浮栅阴极结构的加速间隙小于微波波长的1/4。