带状回旋注电子枪的结构

本发明涉及毫米波和亚毫米波电真空器件，特别涉及一种带状回旋注电子枪的结构。

背景技术：

1、目前，为满足等离子体加热、等离子体诊断、隐藏放射性材料探测、动态核极化波谱学等方面对高功率电磁辐射源的需求，毫米波和亚毫米波回旋管的输出功率必须要提高到几百千瓦量极，该输出功率依靠传统的圆柱结构回旋管很难实现。突破圆柱结构器件技术瓶颈的有效措施是采用带状回旋电子注与横向开敞式双平板谐振腔相结合构造平面回旋管。

2、然而，尽管单阳极带状回旋注电子枪的结构较为简单，但无法对电子的横纵速度比进行独立调节，因此在实际应用中，考虑到器件的最优状态需要系统地调节束流参数来获得，这将会较大地限制器件性能的发挥。另一方面，由于电子枪区存在极间电场和引导磁场，电子注在沿着磁力线做回旋运动的同时也表现出一定程度的横向漂移，如果漂移距离过大，则会导致电子注在电子枪过渡区或高频区的截获，这也要求在实际电子枪中设置独立的控制极对电子运动状态进行调节。此外，电子枪中的阴极由不同的热子分别加热，不仅使阴极热子结构较为复杂，同时也由于两侧阴极热子组件的热容量差异会导致两个阴极的表面温度不同，进而降低电子注的质量。

技术实现思路

1、(一)技术方案

2、本发明的实施例提供一种带状回旋注电子枪的结构，包括：阴极聚焦极组件1，一端设置有阴极热子组件11，阴极热子组件11包括：阴极111，为平面对称结构，包括：两个矩形阴极发射面1111，设置在阴极111的对称平面的两侧，每个矩形阴极发射面1111的第一长边与阴极111的一侧边缘重合，矩形阴极发射面1111为第一长边向对称平面进行延伸而成，延伸的平面不垂直或平行于对称平面，延伸的方向为远离阴极热子组件11的方向；两个矩形条状凸榫1112，分别设置在两个第一长边向阴极热子组件11远离阴极111的一端延伸的平面中，平行并紧贴于两个第一长边；阴极聚焦极组件1还包括：聚焦极12，设置在阴极热子组件11的表面，包括：两个矩形空槽121，设置在聚焦极12靠近阴极111的一端，用以容纳两个矩形阴极发射面1111，其中两个矩形空槽121的两个第二长边贴近于两个矩形阴极发射面1111的两个第一长边；两个直角台阶122，分别平行并紧贴于靠近矩形空槽121的两个第二长边，用以与两个矩形条状凸榫1112滑配。

3、可选地，阴极聚焦极组件1还包括：热屏13，设置在阴极111表面与聚焦极12靠近阴极111一端表面的中间；聚焦极12还包括：两条矩形长槽123，分别紧贴并平行于两个矩形空槽121中与第二长边平行的两个第三长边，用以固定热屏13。

4、可选地，阴极111还包括：矩形区域面，设置在两个矩形阴极发射面1111所围成的中间区域，用于为两个矩形阴极发射面1111传递热量；熔融热子112，紧贴于矩形区域面远离矩形阴极发射面1111一端的表面。

5、可选地，阴极111还包括：多层底热屏113，设置在熔融热子112远离矩形区域面的一端，用以托举熔融热子112；热子筒115，一端与阴极111的边缘连接，用以容纳熔融热子112；热子筒底盖114，设置在热子筒115的内部，并与多层底热屏113远离熔融热子112的一端连接；支撑筒117，与热子筒115远离阴极111的一端连接，支撑筒117在靠近阴极111的一端设置有两个台阶；侧热屏116，设置在支撑筒117的台阶处。

6、可选地，聚焦极12还包括：过渡环124，设置在聚焦极12远离阴极111的一端，用以与支撑筒117连接；隔热槽125，设置在聚焦极12的表面。

7、可选地，矩形阴极发射面1111的4个边与矩形空槽121的对应的4个边间隔相同的第一长度，第一长度为5～10丝。

8、可选地，熔融热子112、多层底热屏113、热子筒115、热子筒底盖114、支撑筒117都为第一形状，第一形状包括圆形或圆角矩形，当第一形状为圆形时，支撑筒117的形状为圆形，当第一形状为圆角矩形时，支撑筒117连接热子筒115的一端为圆角矩形，远离热子筒115的一端为圆形。

9、可选地，带状回旋注电子枪的结构还包括：控制极2，一端设置有前端21，包括两个对称分布的电极，两个电极中间设置有阴极聚焦极组件1；控制极2的另一端设置有连接环22，连接环22的形状包括圆形。

10、可选地，带状回旋注电子枪的结构还包括：阳极过渡段3，设置在控制极2的外侧，并靠近前端21，阳极过渡段3的前端面设置有销钉孔，用以对准阴极聚焦极组件1与控制极2的相对位置。

11、可选地，带状回旋注电子枪的结构还包括：控制极环4，设置在连接环22所在一端，并与连接环22进行连接；引线支撑筒5，设置在阴极聚焦极组件1远离阴极111的一端，并与阴极聚焦极组件1连接。

12、(二)有益效果

13、本发明设计了一种带状回旋注电子枪的结构，通过采用两个对称发射面的单一阴极体，合理地优化了阴极体形状，并使用单一熔融热子对阴极体进行加热，较好地保证了加热效率和阴极面温度的均匀性。同时增加了控制极，从而能够对电子出射状态进行调节，进而能够有效提升电子枪的输出功率和效率。

技术特征：

1.一种带状回旋注电子枪的结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述阴极聚焦极组件(1)还包括：

3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述阴极(111)还包括：

4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述阴极(111)还包括：

5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述聚焦极(12)还包括：

6.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述矩形阴极发射面(1111)的4个边与所述矩形空槽(121)的对应的4个边间隔相同的第一长度，所述第一长度为5～10丝。

7.根据权利要求4所述的结构，所述熔融热子(112)、所述多层底热屏(113)、所述热子筒(115)、所述热子筒底盖(114)、所述支撑筒(117)都为第一形状，所述第一形状包括圆形或圆角矩形，当所述第一形状为圆形时，所述支撑筒(117)的形状为圆形，当所述第一形状为圆角矩形时，所述支撑筒(117)连接所述热子筒(115)的一端为圆角矩形，远离所述热子筒(115)的一端为圆形。

8.根据权利要求1所述的结构，还包括：

9.根据权利要求1所述的结构，还包括：

10.根据权利要求1所述的结构，还包括：

技术总结
本发明提供了一种带状回旋注电子枪的结构，包括：阴极聚焦极组件一端设置有阴极热子组件，包括两个矩形阴极发射面，设置在阴极的对称平面的两侧；阴极聚焦极组件还包括：聚焦极，设置在阴极热子组件的表面，包括两个矩形空槽，设置在聚焦极靠近阴极的一端，用以容纳两个矩形阴极发射面。本发明采用了具有两个对称发射面的单一阴极体，并使用单一熔融热子进行加热，较好地保证了加热效率和阴极面温度的均匀性，利于提高总电流增强互作用强度，从而提升器件的输出功率和效率。

技术研发人员：赵鼎,顾伟,胡旭华,李龙,孟鸣凤,候筱琬
受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17