一种用于阴栅组件的阴极支撑结构及阴栅组件

1.本技术一般涉及电子枪技术领域，具体涉及一种用于阴栅组件的阴极支撑结构及阴栅组件。


背景技术：

2.阴栅组件作为电子枪的电子源，其性能的好坏直接影响到整个器件的性能。现有的阴栅组件通常采用的是热阴极，热子作为热阴极的热源直接给阴极提供热量，阴极结构的稳定性和热子的工作温度直接影响阴极的性能。
3.在现有电子枪结构中，通常采用热子引出的两个引脚来做支撑，一方面，为保证热子的热功率，热子引脚往往很细，导致支撑强度不够；另一方面，不合理的阴极支撑结构和装配连接方法导致热子大量的热功率通过热辐射的方式流失。


技术实现要素：

4.鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本技术期望提供一种用于阴栅组件的阴极支撑结构及阴栅组件，以期增强阴极的支撑强度，并降低阴极热量损失。
5.在本技术的第一个方面，本技术提供一种用于阴栅组件的阴极支撑结构，包括：
6.阴极筒，所述阴极筒包括周壁部和封闭所述周壁部一端开口的底部，所述底部与所述周壁部围合形成容纳热子的空腔，其中，所述底部用于承载阴极，所述周壁部的内壁用于电性连接所述热子的第一引脚；
7.第一支撑筒，所述第一支撑筒用于电性连接所述热子的第二引脚；
8.第二支撑筒，所述第二支撑筒设置于所述阴极筒的外围且与所述阴极筒和所述第一支撑筒连接。
9.作为优选，所述第二支撑筒上设有至少一个开孔。
10.作为优选，所述开孔的数量为多个，沿所述第二支撑筒的周向均匀分布在所述第二支撑筒上。
11.作为优选，所述第二支撑筒由厚度为0.02～0.1mm的钼铼合金片加工制得。
12.作为优选，所述第一支撑筒包括用于与热子的第二引脚电性连接的第一部分和用于与所述第二支撑筒连接的第二部分，所述第一部分与所述第二部分绝缘连接。
13.作为优选，所述第一部分包括与所述阴极筒的底部相互平行底壁和设在所述底壁外周侧且自所述底壁向所述第二支撑筒延伸的第一筒状侧壁，所述底壁上设有向所述第二支撑筒延伸的接线筒，所述接线筒用于电性连接所述热子的第二引脚；
14.所述第二部分包括向所述第二支撑筒延伸的第二筒状侧壁，所述第一筒状侧壁和第二筒状侧壁通过陶瓷环连接，且所述第二筒状侧壁的外周侧与所述第二支撑筒连接。
15.作为优选，所述阴极筒，所述第一支撑筒和所述第二支撑筒同轴设置。
16.作为本技术的第二个方面，本技术提供一种阴栅组件，包括阴极、热子和如上所述的阴极支撑结构，所述阴极设置于所述底部背向所述第一支撑筒的外表面上。
17.作为优选，所述热子包括灯丝和包裹所述灯丝的烧结瓷，所述灯丝的两端伸出所述烧结瓷形成所述第一引脚和所述第二引脚。
18.本技术的有益效果：
19.本技术通过设置与阴极筒和第一支撑筒配适的第二支撑筒，一方面使得阴极支撑结构具备良好的支撑强度，保证了阴极和热子的可靠性和稳定性；另一方面，第二支撑筒发挥热屏蔽作用，能够有效减少热子通过热辐射流失的热功率，使得其较好的灯丝热效率。
附图说明
20.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
21.图1为本技术一种实施例的阴极支撑结构的整体结构示意图(为清楚显示，图中包含阴极和热子)；
22.图2为本技术一种实施例的阴极支撑结构的爆炸图(为清楚显示，图中未示出第一支撑筒，且包含阴极和热子)；
23.图3为图2所述的阴极支撑结构的俯视图；
24.图4为图3a-a方向的剖视图。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
27.需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
28.需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
29.需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
30.根据本技术的第一个方面，请参照图1至图4，示出了本技术一种实施方式的用于阴栅组件的阴极支撑结构，包括阴极筒1，第一支撑筒2和第二支撑筒3，所述阴极筒1包括一端具有开口的周壁部11和封闭所述周壁部11另一端的底部12，所述底部12与所述周壁部11
围合形成容纳热子4的空腔13，其中，所述底部12用于承载阴极5，所述周壁部11的内壁用于电性连接所述热子4的第一引脚41；所述第一支撑筒2用于电性连接所述热子4的第二引脚42；所述第二支撑筒3设置于所述阴极筒1的外围且与所述阴极筒1和所述第一支撑筒2连接。
31.具体地，阴极筒1为一端开口的筒状结构，灯丝43灌封在阴极筒1内，并通过绝缘介质填充从而形成呈饼状的热子4，灯丝43的两个端部从绝缘介质中伸出作为第一引脚41和第二引脚42，第一引脚41焊接至阴极筒1的内壁形成共电位点，第二引脚42焊接至第一支撑筒2；其中，阴极筒1和第一支撑筒2均由导电材料制成，配置为灯丝电路的组成部分，用作灯丝电路的接出端；阴极5焊接在阴极筒1的底部12，具体是焊接在底部12背向第一支撑筒2的外表面上。
32.第二支撑筒3为由导电材料制成的两端开口的筒状结构，其一端套设在阴极筒1上，其内壁面与阴极筒1底部12的外壁面焊接，由于热子4的第一引脚41与阴极筒1电性连接，阴极筒1与第二支撑筒3连接后，第二支撑筒3被配置为是热子4第一引脚41的延伸；其另一端与第一支撑筒2焊接，阴极筒1、第一支撑筒2和第二支撑筒3三者连接后形成一容置腔，热子4容置于该容置腔中，热子4的第二引脚42贯穿第二支撑筒3的内腔连接至第一支撑筒2；
33.一方面，第二支撑筒3的筒状结构使得其能够提供足够强度的支撑，可对阴极5和热子4形成稳固可靠的支撑，避免阴栅组件在长时间使用过程中出现阴极面位移或者阴栅之间短路，并且可通过改变其外径使得其足以支撑大尺寸的阴极5，例如其外径可以达到16mm，对应阴极5直径可以到达16mm；另一方面，阴栅组件在正常工作的状态下，热子4远离阴极5一侧的表面温度在1000℃左右，在高温下该表面向外通过热辐射形式传递一定的热功率，第二支撑筒3包覆阴极筒1，第二支撑筒3和阴极筒1构成二层热屏结构，显著减少热子4通过热辐射流失的热功率，改善灯丝热效率。
34.在本技术的一些实施方式中，阴极筒1由钼金属制成，第一支撑筒2由可伐合金冲压制成。
35.进一步地，在本技术的一些实施方式中，所述第二支撑筒3上设有至少一个开孔31。
36.具体地，所述开孔31连通第二支撑筒3的内部，其发挥如下作用：1)作为焊接第二引脚42与第一支撑筒2的预留端口，在本技术的一些实施方式中，本技术的阴极支撑结构在装配时首先将热子4的第一引脚41与阴极筒1焊接，然后将第二支撑筒3套装于阴极筒1上并焊接，并使第二支撑筒3的另一端与第一支撑筒2焊接，最后将电阻焊枪通过上述开孔31深入第二支撑筒3内腔，完成热子4的第二引脚42与第一支撑筒2的连接，该焊接方式能提高各部件的组装精度；2)作为通气孔，使得第二支撑筒3内腔与外部空间连通，避免第二支撑筒3内部形成夹气。
37.在一些方式中，所述开孔31设置于靠近第二支撑筒3用于与第一支撑筒2连接的开口的位置。
38.进一步地，在本技术的一些实施方式中，所述开孔31的数量为多个，沿所述第二支撑筒3的周向均匀分布在所述第二支撑筒3上。
39.具体地，所述第二支撑筒3中上部以圆周方向相隔90
°
配置有4个开孔31。
40.进一步地，在本技术的一些实施方式中，所述第二支撑筒3由厚度为0.02～0.1mm的钼铼合金片加工制得。
41.具体地，所述第二支撑筒3由厚度为0.02～0.1mm的钼铼合金皮利用模具绕成筒状后焊接制成，具有强度高、抗疲劳、抗变形等优点，能够对阴极和热子提供足够强度的支撑；并且第二支撑筒3壁厚度极小，可以最大程度的避免或减少热功率通过第二支撑筒3流失。
42.在一些更优选的实施方式中，第二支撑筒3由厚度为0.05mm的钼铼合金片加工制得，通过热分析仿真表面，在灯丝热功率为34w的情况下，通过第二支撑筒3以热传导方式流失的热功率仅为2w。
43.进一步地，在本技术的一些实施方式中，所述第一支撑筒2包括用于与热子4的第二引脚42电性连接的第一部分21和用于与所述第二支撑筒3连接的第二部分22，所述第一部分21与所述第二部分22绝缘连接。
44.具体地，由于第二支撑筒3分别与阴极筒1和第一支撑筒2导电连接，而热子4的第一引脚41与阴极筒1电性连接，通过将第一支撑筒2设置为相互绝缘的第一部分21和第二部分22，能够保证灯丝电路的两极不形成短路。
45.进一步地，在本技术的一些实施方式中，所述第一部分21与所述第二部分22通过陶瓷绝缘连接。
46.陶瓷具有优良的电绝缘性和热稳定性，在发挥绝缘功效的同时赋予第一支撑筒足够的稳定性。
47.进一步地，在本技术的一些实施方式中，所述第一部分21包括与所述阴极筒1的底部12相互平行底壁211和设在所述底壁211外周侧且自所述底壁211向所述第二支撑筒3延伸的第一筒状侧壁212，所述底壁211上设有向所述第二支撑筒3延伸的接线筒23，所述接线筒23用于电性连接所述热子4的第二引脚42；
48.所述第二部分22包括向所述第二支撑筒3延伸的第二筒状侧壁221，所述第一筒状侧壁212和第二筒状侧壁221通过陶瓷环24连接，且所述第二筒状侧壁221的外周侧与所述第二支撑筒3连接。
49.具体地，所述第一部分21为一端开口的筒状结构，所述第二部分22为两端开口的筒状结构，第一部分21的开口端和第二部分22的其中一个开口端分别与陶瓷环24焊接，并形成真空密封；第二部分22的另一个开口端伸入第二支撑筒3，与第二支撑筒3焊接；所述接线筒23容置于所述第一部分21的内腔且位于所述第一部分21的中心。
50.第一支撑筒2不仅用作灯丝电路的接出端，而且可以作为真空隔离部件，其可以配合法兰使得阴极和热子处于真空环境，当阴栅组件被安装到电子枪后，通过电子枪内部的真空抽气系统，即可使得上述阴栅组件的阴极处于所需的高真空环境。
51.进一步地，在本技术的一些实施方式中，所述阴极筒1，所述第一支撑筒2和所述第二支撑筒3同轴设置。
52.具体地，所述阴极筒1、第一支撑筒2和第二支撑筒3均呈筒状结构，三者的中心轴线重合。
53.作为本技术的第二个方面，本技术提供一种阴栅组件，包括阴极5、热子4和如上所述的阴极支撑结构，所述阴极5设置于所述底部12背向所述阴极筒1的开口的外表面上。
54.具体地，阴极筒1作为承载阴极5和热子4的载体，其底部12具有朝向第一支撑筒2
的第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面，阴极5通过激光焊接的形式设置于第二表面，阴极5的发射面背向所述底部12；热子4设置于阴极筒1的空腔13中，阴极5与热子4彼此靠近且通过底部12隔开，使得阴极5与热子4之间具有适当的间距，以满足阴极所需的热环境。
55.进一步地，在本技术的一些实施方式中，所述热子4包括灯丝43和包裹所述灯丝43的烧结瓷，所述灯丝的两端伸出所述烧结瓷形成所述第一引脚和所述第二引脚。
56.具体地，所述灯丝43由钨铼合金丝绕制形成环面螺旋加热体，用于形成烧结瓷的绝缘介质(例如氧化铝、刚玉粉)包裹灯丝，灯丝43的两个端部伸出绝缘介质，二者经高温烧结后成为一体，形成容置于阴极筒1中的呈圆饼状的热子4，其中，钨铼合金丝的直径优选为0.5mm。
57.本技术的阴栅组件的焊接方式和焊接顺序为：
58.将阴极5和热子4分别承载于阴极筒1；
59.采用电阻焊将第二支撑筒3与阴极筒1焊接，焊接过程中借助夹具保证两者的组装精度；
60.采用电阻焊将带有阴极5和热子4的第二支撑筒3与第一支撑筒2焊接，焊接过程中借助夹具保证两者的组装精度；
61.将电阻焊枪经由开孔31伸入第二支撑筒3内部，完成热子4的第二引脚42与第一支撑筒2的接线筒23的焊接。
62.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。