一種低能量電子槍的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種低能量電子槍，其包括：發(fā)射電子的電子發(fā)射裝置；加速引導(dǎo)上述電子，用于控制電子的數(shù)量和速度的柵極裝置；對上述電子形成的電子束進行約束的聚焦裝置；將上述裝置容納于其腔體內(nèi)的電子槍殼；以及將上述電子發(fā)射裝置、柵極裝置以及聚焦裝置固定于上述電子槍殼腔體內(nèi)，起固定支撐作用的支撐裝置；所述聚焦裝置由三個相互配合的環(huán)形電極構(gòu)成；其中一個環(huán)形電極為正電位電極，其前端通過絕緣球與其余兩個環(huán)形電極絕緣隔開，其后端同樣通過絕緣球與柵極裝置絕緣隔開；其余兩個環(huán)形電極相互配合構(gòu)成一電極結(jié)構(gòu)，且該電極結(jié)構(gòu)處于零電位。本實用新型提供的電子槍具有低能量、電子數(shù)量和能量等級可調(diào)、結(jié)構(gòu)緊湊和使用方便等優(yōu)點。
【專利說明】一種低能量電子槍

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種能發(fā)射低能量電子的裝置，具體的說是涉及一種低能量電子槍。

【背景技術(shù)】
[0002]X射線光電子能譜是一種基于光電效應(yīng)的電子能譜，它是利用X射線光子激發(fā)出物質(zhì)表面原子的內(nèi)層電子，通過這些電子進行能量分析而獲得表面成分和電子狀態(tài)信息的一種分析手段。X射線照射過程中，由于大量電子的放出，使得導(dǎo)電性比較差的物質(zhì)容易帶正電，而物質(zhì)一旦帶電則分析光電子能譜會出現(xiàn)較大的偏差甚至錯誤的結(jié)論，因此需要對帶電的物質(zhì)進行電子補償而中和。
[0003]對物質(zhì)進行電荷中和的傳統(tǒng)電子槍發(fā)射出的電子能量等級單一，電子能量等級可調(diào)范圍小，電子對物質(zhì)表面中和范圍小且容易激發(fā)物質(zhì)原有的狀態(tài)，無法滿足電子中和的目的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本實用新型的目的是要提供一種新型的低能量電子槍，該電子槍具有低能量、電子數(shù)量和能量等級可調(diào)、結(jié)構(gòu)緊湊和使用方便等優(yōu)點。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案:
[0006]一種低能量電子槍，其特征在于，包括:
[0007]發(fā)射電子的電子發(fā)射裝置；
[0008]加速引導(dǎo)上述電子，用于控制電子的數(shù)量和速度的柵極裝置；
[0009]對上述電子形成的電子束進行約束的聚焦裝置；
[0010]將上述裝置容納于其腔體內(nèi)的電子槍殼；
[0011]以及將上述電子發(fā)射裝置、柵極裝置以及聚焦裝置固定于上述電子槍殼腔體內(nèi)，起固定支撐作用的支撐裝置。
[0012]所述電子發(fā)射裝置包括處于負電位的陰極燈絲、絕緣陶瓷、處于負電位的導(dǎo)電桿以及處于負電位的燈絲座；所述陰極燈絲固定在所述導(dǎo)電桿上，通電發(fā)熱后釋放出熱電子；所述導(dǎo)電桿固定在所述絕緣陶瓷上并自所述絕緣陶瓷內(nèi)部穿過；所述絕緣陶瓷位于所述柵極裝置內(nèi)，且通過所述燈絲座與所述柵極裝置固定。
[0013]所述柵極裝置處于負電位，且其電位高于陰極燈絲電位；所述柵極裝置前端通過絕緣球與聚焦裝置絕緣隔開，其后端與燈絲座相互配合將所述絕緣陶瓷固定于柵極裝置內(nèi)部；同時所述柵極裝置中心開有用于陰極燈絲釋放出的熱電子通過的中心孔。
[0014]所述聚焦裝置由三個相互配合的環(huán)形電極構(gòu)成；其中一個環(huán)形電極為正電位電極，其前端通過絕緣球與其余兩個環(huán)形電極絕緣隔開，其后端同樣通過絕緣球與柵極裝置絕緣隔開；其余兩個環(huán)形電極相互配合構(gòu)成一電極結(jié)構(gòu)，且該電極結(jié)構(gòu)處于零電位。
[0015]所述電子槍殼包括槍筒、底座以及連接法蘭；所述槍筒與底座之間通過連接法蘭相連接；且所述連接法蘭上設(shè)置柵極電極、陰極電極以及聚焦陽極電極。
[0016]所述支撐裝置包括陶瓷棒、支撐板、彈簧以及絕緣球；所述陶瓷棒一端固設(shè)于連接法蘭上，另一端與支撐板相連接；所述彈簧設(shè)置于燈絲座與支撐板之間，起支撐和緩沖作用；所述絕緣球分別均勻設(shè)置于所述柵極裝置前端與上述正電位電極之間以及正電位電極與零電位電極結(jié)構(gòu)之間，起絕緣隔離作用。
[0017]所述電子槍用材可選用SUS304材料，以適應(yīng)電子槍超高真空環(huán)境的使用要求，其最高可耐250°C的高溫烘烤。
[0018]所述電子槍的柵極電極、陰極電極以及聚焦陽極電極上的各個電壓值設(shè)定由電源控制器進行設(shè)定，通過對上述各個電極設(shè)定不同的電壓值，實現(xiàn)熱電子的范圍可調(diào)發(fā)射、電子束斑的大小可調(diào)等過程的調(diào)節(jié)。
[0019]本實用新型的主要工作原理:
[0020]通過電源控制器對柵極電極、陰極電極以及聚焦陽極電極實現(xiàn)對電子發(fā)射裝置、柵極裝置和聚焦裝置施加對應(yīng)的電壓，使電子槍正常工作；工作時，發(fā)射裝置陰極燈絲通電發(fā)射出電子能量等級具有高低兩個等級范圍可調(diào)的熱電子，柵極裝置電位相對于陰極燈絲電位高幾十伏，并對通過中心孔的電子進行加速引導(dǎo)，并控制電子的數(shù)量和速度；通過柵極裝置的電子進入聚焦裝置，受電場力的作用開始聚焦，最后通過最前端孔發(fā)射出去。聚焦裝置可控制束斑的大小。
[0021]本實用新型的有益效果:
[0022]本實用新型提供的電子槍具有低能量、電子數(shù)量和能量等級可調(diào)、結(jié)構(gòu)緊湊和使用方便等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為低能量電子槍的外觀圖；
[0024]圖2為低能量電子槍的內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖3為低能量電子槍的剖面圖；
[0026]圖4為低能量電子槍前端局部剖面圖；
[0027]圖5為電極法蘭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6為控制電路示意圖。
[0029]圖中:1、環(huán)形電極(一)，2、環(huán)形電極(三)，3、絕緣球，4、導(dǎo)電桿，5、燈絲座，6、支撐板，7、導(dǎo)線，8、連接法蘭，9、柵極電極，10、陰極電極，11、底座，12、定位桿，13、聚焦陽極電極，14、陶瓷棒，15、彈簧，16、絕緣陶瓷，17、陰極燈絲，18、柵極裝置，19、環(huán)形電極(二)，20、槍筒，21、陰極電極，22、連接件，23、連接件。

【具體實施方式】
[0030]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本實用新型進行進一步詳細說明。
[0031]如圖1一一圖3所示，本實用新型所述的電子槍主要包括:電子發(fā)射裝置、柵極裝置、聚焦裝置、電子槍殼和支撐裝置。
[0032]所述電子發(fā)射裝置主要包括:1)處于負電位的陰極燈絲17，2)絕緣陶瓷16，3)處于負電位的導(dǎo)電桿4，4)處于負電位的燈絲座5 ;其中所述陰極燈絲17固定在導(dǎo)電桿4上，通電發(fā)熱后釋放出熱電子；所述導(dǎo)電桿4穿過絕緣陶瓷16通過導(dǎo)線7與陰極電極10相連；所述絕緣陶瓷16裝在柵極裝置里面，通過燈絲座5與柵極裝置固定住。
[0033]所述柵極裝置處于負電位，其電位相對于陰極燈絲電位高幾十伏，這樣可使得其對陰極燈絲釋放出熱電子起到一定的加速和引導(dǎo)作用，進而控制射出電子的數(shù)量和速度；其中鑒于所述柵極裝置位于燈絲座5前面，且與燈絲座5直接相連，燈絲座5通過導(dǎo)線7與陰極電極10相連，處于負電位，則柵極裝置也處于負電位。
[0034]所述電子槍殼包括槍筒20、底座11以及連接法蘭8 ;所述槍筒20與底座11之間通過連接法蘭8相連接；且所述連接法蘭8上設(shè)置柵極電極9、陰極電極10以及聚焦陽極電極13。
[0035]所述聚焦裝置是由三個環(huán)形電極(不銹鋼材質(zhì))構(gòu)成:其中一個環(huán)形電極2前端通過絕緣球3與另外兩個環(huán)形電極相互絕緣，并且其后端與柵極裝置前面通過絕緣球3與柵極裝置絕緣隔開，其通過導(dǎo)線與聚焦陽極電極13相連，聚焦陽極電極13是我電壓通過可變電阻來調(diào)節(jié)。另外兩個環(huán)形直接相連構(gòu)成電極結(jié)構(gòu)，且位于最前端的環(huán)形通過導(dǎo)線與連接法蘭8相連，并使得該電極結(jié)構(gòu)處于零電位，上述熱電子進入聚焦裝置受電場力的作用開始聚焦，最后通過其最前端的環(huán)孔發(fā)射出去。
[0036]所述支撐裝置主要由支撐板6、彈簧15、絕緣球3和陶瓷棒14組成。
[0037]其中所述絕緣球3:聚焦裝置(正電位電極)與柵極裝置之間的均勻設(shè)置若干絕緣球3，對應(yīng)的在柵極裝置和聚焦裝置(正電位電極)上開有孔或者V形槽，使得上述絕緣球3固定在孔與V形槽之間，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅起到把聚焦裝置與柵極裝置隔開的作用，而且使聚焦裝置軸線與柵極裝置保持良好的平行和產(chǎn)生均勻?qū)ΨQ的電場，利于電子的通過和電子數(shù)量的控制；同時聚焦裝置中同樣均勻設(shè)置若干絕緣球，所述絕緣球起到把正電位電極與另外兩個零電位電極隔離開的作用；
[0038]所述陶瓷棒14對整個裝置起固定作用，其一端固設(shè)于連接法蘭8上，另一端與支撐板6相連接；
[0039]所述支撐板6對整個裝置起支撐作用；
[0040]所述彈簧15設(shè)置于燈絲座5與支撐板6之間，對整個裝置起到支撐和緩沖作用。
[0041]如圖3——圖5，同時柵極電極9、陰極電極10、陰極電極21、以及聚焦陽極電極13通過導(dǎo)線7以及連接件22、23與電子發(fā)射裝置、柵極裝置、聚焦裝置、支撐裝置對應(yīng)連接。
[0042]所述電子槍的柵極電極9、陰極電極10以及聚焦陽極電極13上的各個電壓值設(shè)定由電源控制器進行設(shè)定，通過對上述各個電極設(shè)定不同的電壓值，實現(xiàn)熱電子的范圍可調(diào)發(fā)射、電子束斑的大小可調(diào)等過程的調(diào)節(jié)。
[0043]本電子槍主要工作過程:工作時電子發(fā)射裝置的陰極燈絲通電發(fā)射出熱電子，柵極裝置電位相對于陰極燈絲電位高幾十伏，對上述熱電子起加速和引導(dǎo)作用；通過柵極裝置的電子進入聚焦裝置后，在三個環(huán)形電極的作用下開始聚焦并最終發(fā)射出去。
[0044]本實用新型優(yōu)選結(jié)構(gòu)實施例:
[0045]如圖1一一圖6所示，本實用新型所述的電子槍主要包括:電子發(fā)射裝置、柵極裝置、聚焦裝置、電子槍殼和支撐裝置；
[0046]所述電子發(fā)射裝置包陰極燈絲17、絕緣陶瓷16、導(dǎo)電桿4、導(dǎo)線7、燈絲座5。陰極燈絲17固定在導(dǎo)電桿4上，導(dǎo)電桿4穿過絕緣陶瓷16通過導(dǎo)線7與陰極電極10和陰極電極21相連；燈絲座5可為圓筒結(jié)構(gòu)，絕緣陶瓷16連同燈絲17和導(dǎo)電桿4裝在柵極裝置18里面，并通過燈絲座5與柵極裝置18固定在一起。
[0047]所述柵極裝置18是一不銹鋼結(jié)構(gòu)，其位于燈絲座5前面，與燈絲座5直接相連，鑒于燈絲座5通過導(dǎo)線7與柵極電極9相連，處于負電位，則柵極裝置18也處于負電位，其電位相對于陰極燈絲17電位高幾十伏(具體值由電源控制器給出的電壓設(shè)定)，對電子起到一定的加速和引導(dǎo)作用，這樣可以控制射出電子的數(shù)量和速度。
[0048]所述聚焦裝置是由環(huán)形電極(一)1、環(huán)形電極(二)19和環(huán)形電極(三)2構(gòu)成；其中環(huán)形電極(三)2通過三個均與設(shè)置的絕緣球3與環(huán)形電極(一)1、環(huán)形電極(二)19相互絕緣，并且其后端同樣通過三個絕緣球3與柵極裝置前端18絕緣隔開，其通過導(dǎo)線與聚焦陽極電極13相連，且該聚焦陽極電極13的電壓通過可變電阻來調(diào)節(jié)；環(huán)形電極(一)1和環(huán)形電極(二)19直接相連構(gòu)成另一電極結(jié)構(gòu)，且位于最前端的環(huán)形電極(一)1通過導(dǎo)線與連接法蘭8相連處于零電位；熱電子進入聚焦裝置后由于受電場力的作用開始聚焦，最后發(fā)射出去。
[0049]如圖4所示，所述支撐裝置的陶瓷棒14固定在連接法蘭8上，電子發(fā)射裝置、柵極裝置、聚焦裝置、彈簧15和支撐板6全部固定在該陶瓷棒14上；彈簧位于燈絲座5與支撐板6之間，支撐板6通過螺釘緊固在陶瓷棒14上；絕緣球3裝在柵極裝置與環(huán)形電極(三)2之間和環(huán)形電極(三)2與環(huán)形電極(二)19之間，在圖2、3、4上可看到，柵極裝置、環(huán)形(三)2電極和環(huán)形(二)19電極都有凹槽設(shè)計，這樣絕緣球3就可以很好的固定在上面，使裝置保持很好的同軸度。
[0050]圖6給出了電子槍各個電極的電壓控制電路示意圖，所述電子槍的柵極電極9、陰極電極10以及聚焦陽極電極13上的各個電壓值設(shè)定由電源控制器進行設(shè)定，通過對上述各個電極設(shè)定不同的電壓值，實現(xiàn)熱電子的范圍可調(diào)發(fā)射、電子束斑的大小可調(diào)等過程的調(diào)節(jié)。
[0051]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案及其實用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低能量電子槍，其特征在于，包括: 發(fā)射電子的電子發(fā)射裝置； 加速引導(dǎo)上述電子，用于控制電子的數(shù)量和速度的柵極裝置； 對上述電子形成的電子束進行約束的聚焦裝置； 將上述裝置容納于其腔體內(nèi)的電子槍殼； 以及將上述電子發(fā)射裝置、柵極裝置以及聚焦裝置固定于上述電子槍殼腔體內(nèi)，起固定支撐作用的支撐裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能量電子槍，其特征在于:所述電子發(fā)射裝置包括處于負電位的陰極燈絲、絕緣陶瓷、處于負電位的導(dǎo)電桿以及處于負電位的燈絲座；所述陰極燈絲固定在所述導(dǎo)電桿上，通電發(fā)熱后釋放出熱電子；所述導(dǎo)電桿固定在所述絕緣陶瓷上并自所述絕緣陶瓷內(nèi)部穿過；所述絕緣陶瓷位于所述柵極裝置內(nèi)，且通過所述燈絲座與所述柵極裝置固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低能量電子槍，其特征在于:所述柵極裝置處于負電位，且其電位高于陰極燈絲電位；所述柵極裝置前端通過絕緣球與聚焦裝置絕緣隔開，其后端與燈絲座相互配合將所述絕緣陶瓷固定于柵極裝置內(nèi)部；同時所述柵極裝置中心開有用于陰極燈絲釋放出的熱電子通過的中心孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能量電子槍，其特征在于:所述聚焦裝置由三個相互配合的環(huán)形電極構(gòu)成；其中一個環(huán)形電極為正電位電極，其前端通過絕緣球與其余兩個環(huán)形電極絕緣隔開，其后端同樣通過絕緣球與柵極裝置絕緣隔開；其余兩個環(huán)形電極相互配合構(gòu)成一電極結(jié)構(gòu)，且該電極結(jié)構(gòu)處于零電位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能量電子槍，其特征在于:所述電子槍殼包括槍筒、底座以及連接法蘭；所述槍筒與底座之間通過連接法蘭相連接；且所述連接法蘭上設(shè)置柵極電極、陰極電極以及聚焦陽極電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低能量電子槍，其特征在于:所述支撐裝置包括陶瓷棒、支撐板、彈簧以及絕緣球；所述陶瓷棒一端固設(shè)于連接法蘭上，另一端與支撐板相連接；所述彈簧設(shè)置于燈絲座與支撐板之間，起支撐和緩沖作用；所述絕緣球分別均勻設(shè)置于所述柵極裝置前端與上述正電位電極之間以及正電位電極與零電位電極結(jié)構(gòu)之間，起絕緣隔離作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1一6項任一項所述的低能量電子槍，其特征在于:所述電子槍上的柵極電極、陰極電極以及聚焦陽極電極上的各個電壓值設(shè)定由電源控制器進行設(shè)定。
【文檔編號】H01J3/02GK204230202SQ201420609289
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】郭方準(zhǔn), 薛冬冬, 游 燕, 侯賓賓, 董華軍, 臧侃 申請人:大連交通大學(xué)