專利名稱：一種直線電子加速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是涉及到對(duì)電子束處理方面的直線電子加速器。尤其是由對(duì)電子束能夠?qū)⒕劢购图铀偻瑫r(shí)在單一的電場(chǎng)中完成的幾何體形成的空間、低溫直熱串片式電子發(fā)射的陰極、多個(gè)矩形環(huán)狀陽(yáng)極二次加速區(qū)、矩形面輸送窗、真空室、不可逆真空吸附層、維持正常工作的冷卻體、必要的與外部相連的高低壓接線端子、機(jī)械固定部件組的電子加速器。
目前在工業(yè)場(chǎng)合應(yīng)用的直線加速器。其主要技術(shù)特征是具有代表性的直線加速器，由電發(fā)熱的燈絲及套在燈絲上，涂覆金屬氧化物的金屬筒構(gòu)成旁熱式電子發(fā)射陰極、控制柵極、第一加速控制陽(yáng)極、聚焦極、第二加速陽(yáng)極，將他們依次在一條軸線上間隔排列后，固定封裝到管狀真空裝置中。目的是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的給熱發(fā)射電子的發(fā)射陰極加熱后，電子就從發(fā)射陰極逸出，跑到發(fā)射陰極附近空間中。在發(fā)射陰極與第二陽(yáng)極之間有第一加速控制陽(yáng)極(控制柵極)控制飛到該極電子的多少。在第一加速控制陽(yáng)極與陰極之間靜電場(chǎng)力的作用下，在陰極附近的電子飛到了第一加速控制陽(yáng)極，因?yàn)榈谝患铀倏刂脐?yáng)極的中心是圓環(huán)形的空心區(qū)，所以，被第一次加速的電子可從第一加速控制陽(yáng)極空心區(qū)穿過(guò)。從第一加速控制陽(yáng)極被加速后，電子再次被第二陽(yáng)極加速，經(jīng)靜電場(chǎng)聚焦或磁聚焦后，形成柱狀高能電子束，供不同的用途。當(dāng)然，還有類似結(jié)構(gòu)的直線電子加速器存在的問(wèn)題是該種類型的直線電子加速器結(jié)構(gòu)、電極復(fù)雜發(fā)射電流小，陰極區(qū)易污染(熱發(fā)射表面溫度600℃)降低發(fā)射效率；因?yàn)殛帢O被加熱的溫度高、壽命短。
本實(shí)用新型提供的直線電子加速器，它不僅在線型發(fā)射陰極表面溫度180℃低溫時(shí)就可發(fā)射出大量電子，而且在幾個(gè)簡(jiǎn)易的金屬幾何體形成的真空空間中即可使電子束加速、聚焦在同一空間中完成；在電子發(fā)射陰極的一側(cè)，還平行放置一個(gè)可控制較大的束電流帶狀金屬控制電極。為使電子加速器在大電流下，不因溫升破壞工作的穩(wěn)定性，還在加速空間中裝有冷恒溫裝置。
為了解決上述任務(wù)，本實(shí)用新型速采用的方案是將已知熱燈絲、旁熱式金屬氧化物涂層的陰極構(gòu)成的電子發(fā)射極，用一條涂有180℃～200℃就可發(fā)射大量電子的金屬氧化物直線型熱阻管取代，稱為電子發(fā)射陰極。由于采用低溫電子發(fā)射材料及發(fā)射面積成千上萬(wàn)倍地增加，所以在低溫下即可使發(fā)射電子數(shù)也已成千上萬(wàn)倍地增加。將已知的圓環(huán)型第一陽(yáng)極控制柵極被一條長(zhǎng)方形帶狀金屬電極取代，并且和現(xiàn)狀電子發(fā)射陰極平行放置，由于控制面積的增大，故可控制較大的電流。與電子發(fā)射陰極平行放置的長(zhǎng)條形、橫斷面呈心形的空心金屬幾何體作為第一陽(yáng)極，其空心區(qū)為第一陽(yáng)極的冷卻區(qū)；和第一陽(yáng)極的軸線平行，而且開(kāi)有窗口的金屬圓筒作為第二陽(yáng)極；在第一陽(yáng)極和第二陰極的真空空間形成加速、聚焦同空間完成的電場(chǎng)中，電子發(fā)射陰極逸出的電子就會(huì)在第一陽(yáng)極和第二陰極間的一個(gè)真空中的電場(chǎng)得到加速、聚焦，而且電子束被加速、聚焦到筒狀第二陰極的長(zhǎng)方形窗口處逸出，電子束的聚焦面與長(zhǎng)方形窗口的表面共面。為了進(jìn)一步將電子加速，在設(shè)定第三加速陽(yáng)極、第四加速陽(yáng)極。在筒狀的第二陽(yáng)極的外部，有與其同軸的絕緣筒狀外殼，在二者之間為一空心區(qū)，該空心區(qū)為第二陽(yáng)極的冷卻區(qū)和外部冷卻媒質(zhì)相通。
由于采用上述方案，在電子發(fā)射陰極在較低溫度下可獲得大量的發(fā)射電子，在同一個(gè)靜電場(chǎng)空間中可將電子束的加速、聚焦完成，獲得較大的電子束流。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明附

圖1已知的直線電子加速器。
附圖2電子發(fā)射陰極縱斷面圖。
附圖3直線電子加速器橫斷面結(jié)構(gòu)原理圖附圖4直線電子加速器外形示意圖。
附圖1，它是已知的直線電子加速器，表面上涂有易發(fā)射電子的金屬氧化物金屬圓筒(7)和加熱燈絲(8)構(gòu)成發(fā)射電子的陰極，給加熱燈絲8供電后，表面涂有金屬氧化物的金屬圓筒發(fā)射出電子；在第一加速陽(yáng)極(4)和和陰極(7)之間，由控制柵極控制發(fā)射電子束流的多少；電子在第一、二加速陽(yáng)極(4)、(3)被加速后，經(jīng)聚焦極(2)進(jìn)行聚焦后形成較細(xì)的電子束流(1)。
附圖2，在一個(gè)金屬熱阻管的表面涂覆具有較低電子逸出功的金屬氧化物涂層(9)，當(dāng)給金屬熱阻管(10)通電后，熱阻管(10)就會(huì)被加熱。從而使金屬氧化物(9)也被直接加熱，導(dǎo)致該層金屬氧化物發(fā)射電子。由于這種管狀的陰極發(fā)射面積大，故電子發(fā)射數(shù)目多。
附圖3，被固定在固定架(18)上的電子發(fā)射陰極(18)通電加熱后，就有電子從陰極10的表面逸出；在橫截面呈心形的空心第一金屬陽(yáng)極(14)和第二金屬陽(yáng)極(23)之間，形成的真空電場(chǎng)空間中，電子既被加速，同時(shí)也被聚焦到第二金屬陽(yáng)極(23)的窗口位置；在同一空間中被加速、聚焦后的電子束(12)在窗口處，在電子束前進(jìn)的方向上，被矩形環(huán)狀的第三金屬加速陽(yáng)極(22)、第四加速陽(yáng)極(20)進(jìn)一步直線加速。矩形環(huán)狀的第三金屬陽(yáng)極，被固定在矩形絕緣槽(21)中。第四加速陽(yáng)極(20)是內(nèi)表面上涂有非金屬物質(zhì)的薄金屬層，它既能夠使電子穿過(guò)，而又可起到將電子加速、聚焦的真空室與外界隔絕。
附圖3中第一金屬陽(yáng)極是空心的，在該陽(yáng)極兩端有接口(13)可和附圖4中的絕緣接管(29)、(30)相連通。當(dāng)通電運(yùn)行時(shí)，第一金屬陽(yáng)極(14)會(huì)產(chǎn)生較多的熱量，為冷卻它，可從附圖4的接管(29)將冷卻媒質(zhì)通入，從接管(30)流出，將第一金屬陽(yáng)極熱量帶走。在通電運(yùn)行時(shí)，第二金屬陽(yáng)極(23)也會(huì)產(chǎn)生熱量，為使溫度恒定，在第二金屬陽(yáng)極(23)和絕緣外殼(26)之間的空心區(qū)(25)中，通入冷卻媒質(zhì)。由于該空心區(qū)和接管(16)、(15)相通，從接管(15)通入冷卻媒質(zhì)，從接管(16)流出，能夠?qū)⒌诙?yáng)極的熱量帶走。為使真空室保持較高真空度，在第二金屬陽(yáng)極(23)的內(nèi)表面涂覆一層不可逆的金屬吸收劑層(24)。抽真空管(27)可將真空室和外部相通。
附圖4所示，將附圖3中的陰極固定架(18)、電子束流控制極(19)、電子發(fā)射陰極(17)、第二金屬陽(yáng)極(23)、絕緣外殼(26)分別按其相對(duì)空間位置，在端蓋板(28)、(31)之間對(duì)稱地固定到絕緣外殼(26)上，同時(shí)密封。板狀的第四金屬陽(yáng)極(20)和第三金屬陽(yáng)極(22)之間，用矩形筒狀的絕緣體(21)緊密連接。同時(shí)矩形筒狀的絕緣體(21)也和絕緣外殼(26)，按附圖3的相對(duì)位置緊密相連，形成一體。各電極的引線均被引接到接線盒(32)中。
權(quán)利要求1.一種直線電子加速器，由電子發(fā)射陰極(17)、電子束控制極(19)、第一金屬陽(yáng)極(14)、第二金屬陽(yáng)極(23)、分別被對(duì)稱地固定在和第二金屬陽(yáng)極(23)同軸的絕緣外殼(26)兩端的兩個(gè)圓形絕緣端蓋(28)、(31)之間，以及絕緣外殼(26)和固定第三金屬陽(yáng)極(22)、第四金屬陽(yáng)極(20)的絕緣外殼(21)，構(gòu)成的電子束加速器；其特征在于電子發(fā)射陰極(17)是長(zhǎng)管狀的電熱阻管，其外表面涂有發(fā)射電子的金屬氧化物(9)；第一金屬陽(yáng)極(14)是空心的長(zhǎng)條形，其橫截面呈心形；第二金屬陽(yáng)極(23)是開(kāi)口的圓形筒，其內(nèi)表面涂有不可逆真空吸附劑(24)；第三金屬陽(yáng)極(22)的端面是方形的環(huán)；第四金屬陽(yáng)極(20)是薄的金屬板。
2.根據(jù)權(quán)力要求1，一種直線電子加速器的特征還在于電子發(fā)射陰極(17)、第一金屬陽(yáng)極(14)和第二金屬陽(yáng)極的軸線同一共線面內(nèi)，且平行；電子束控制極(19)是長(zhǎng)帶狀的金屬板，而且它的平面，在長(zhǎng)度方向上被電子發(fā)射陰極(17)、第一金屬陽(yáng)極(14)和第二金屬陽(yáng)極的軸線的共線面垂直平分；第三金屬陽(yáng)極(22)是長(zhǎng)方環(huán)，其環(huán)平面與長(zhǎng)方形的第四金屬陽(yáng)極(20)板平面全等，而且在長(zhǎng)度方向上平行放置；長(zhǎng)方形的第四金屬陽(yáng)極(20)板的平面，在長(zhǎng)度方向上也被電子發(fā)射陰極(17)、第一金屬陽(yáng)極(14)和第二金屬陽(yáng)極的軸線的共線面垂直平分。
3.根據(jù)權(quán)力要求1，一種直線電子加速器的特征還在于第二金屬陽(yáng)極(23)和絕緣外殼(26)之間的空心區(qū)(25)、第一金屬陽(yáng)極(14)的空心區(qū)(13)是為電子加速器提供正常工作必需的冷卻的空間。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種直線電子束加速器，由電子發(fā)射陰極(17)發(fā)射的電子，在束流強(qiáng)度控制極(19)的控制下，在第一陽(yáng)極(14)和第二陽(yáng)極(23)之間，形成的真空中同一個(gè)電場(chǎng)內(nèi)加速、聚焦成束流(12)，在束流直線前進(jìn)的方向上，進(jìn)一步被第三陽(yáng)極(22)金屬薄層窗形的第四陽(yáng)極(20)加速成較高能量的電子束輻射源，為使加速、聚焦的電場(chǎng)空間有所需的溫度，則在絕緣外殼(26)和第二金屬陽(yáng)極(23)形成的空心區(qū)、第一金屬陽(yáng)極(13)的空心區(qū)形成了冷卻空間。
文檔編號(hào)H05H9/00GK2598302SQ03228160
公開(kāi)日2004年1月7日 申請(qǐng)日期2003年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月13日
發(fā)明者潘佩昌 申請(qǐng)人:潘佩昌