多悬浮栅阴极结构、电子枪、电子加速器及辐照装置制造方法及图纸

本发明专利技术是关于一种多悬浮栅阴极结构、电子枪、电子加速器及辐照装置。该多悬浮栅阴极结构包括：阴极，用以发射电子束；抑制发射栅，位于所述阴极发射面的一侧；第一悬浮栅，位于所述抑制发射栅背离所述阴极本体的一侧，该第一悬浮栅的边缘处设有第一悬浮栅阴极，以及与该第一悬浮栅阴极间隔相对设置的第一悬浮栅阳极，该第一悬浮栅阳极与外部的第一偏压电源连接；第二悬浮栅，位于所述第一悬浮栅背离所述抑制发射栅的一侧，该第二悬浮栅的边缘处设有第二悬浮栅阴极，以及与该第二悬浮栅阴极间隔相对设置的第二悬浮栅阳极，该第二悬浮栅阳极与外部的第二偏压电源连接。

Multi suspended gate cathode structure, electron gun, electron accelerator and irradiation device

【技术实现步骤摘要】
多悬浮栅阴极结构、电子枪、电子加速器及辐照装置
本公开涉及电子加速器
，尤其涉及一种多悬浮栅阴极结构、电子枪、电子加速器及辐照装置。
技术介绍
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，科学科研以及激光武器等方面。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才能被后面的加速段所加速。而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，通常不适于辐照及高性能加速器的应用。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，如图3和图4所示，相关技术中的悬浮栅阴极结构使得阴极10发射的电子束组成总束团的每个分束团在离开悬浮栅30时会有一个发散角度，使得整体束流的发射度变大，或者说束流品质变差，这也导致难以实现在例如医用和军用等要求更高的加速器应用。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专利技术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。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种多悬浮栅阴极结构、电子枪、电子加速器及辐照装置，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。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种多悬浮栅阴极结构，包括：阴极，用以发射电子束；抑制发射栅，位于所述阴极发射面的一侧；第一悬浮栅，位于所述抑制发射栅背离所述阴极本体的一侧，该第一悬浮栅的边缘处设有第一悬浮栅阴极，以及与该第一悬浮栅阴极间隔相对设置的第一悬浮栅阳极，该第一悬浮栅阳极与外部的第一偏压电源连接；第二悬浮栅，位于所述第一悬浮栅背离所述抑制发射栅的一侧，该第二悬浮栅的边缘处设有第二悬浮栅阴极，以及与该第二悬浮栅阴极间隔相对设置的第二悬浮栅阳极，该第二悬浮栅阳极与外部的第二偏压电源连接。本专利技术的实施例中，所述第二偏压电源提供的第二偏压的幅值大于所述第一偏压电源提供的第一偏压的幅值，从而使第二悬浮栅的直流分量幅值高于第一悬浮栅的直流分量幅值。本专利技术的实施例中，所述第一悬浮栅阳极与第一偏压电源之间连接一第一滤波电路。本专利技术的实施例中，所述第二悬浮栅阳极与第二偏压电源之间连接一第二滤波电路。本专利技术的实施例中，所述抑制发射栅上设有多个第一孔，所述第一悬浮栅和第二悬浮栅上均设有与所述多个第一孔对应的第二孔。本专利技术的实施例中，所述第一孔的孔径小于5mm。本专利技术的实施例中，所述抑制发射栅与所述阴极之间具有预设间隙，该预设间隙小于1mm。本专利技术的实施例中，所述第一悬浮栅与第二悬浮栅之间的间隙距离在5mm以内。根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种微波电子枪，该微波电子枪的腔室内设有上述任一实施例所述的多悬浮栅阴极结构。根据本专利技术实施例的第三方面，提供一种电子加速器，包括上述任一实施例所述微波电子枪，以及与该微波电子枪连接的加速器。根据本专利技术实施例的第四方面，提供一种辐照装置，包括上述实施例所述电子加速器。本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本专利技术的实施例中，可通过调整每个悬浮栅的偏压，使每个分束团离开最后一个悬浮栅时达到最小散角，进而使得总束团的发射度会大幅降低，相比现有的单悬浮栅方案产生的总束团的发射度小约一个量级，因此本实施例方案产生的束流的品质会达到甚至超越现有的由例如光阴极微波枪所产生的电子束的品质，束流品质变得更好，实现在例如医用和军用等要求更高的领域的加速器应用。附图说明图1示出现有技术中电子直线加速器示意图；图2示出现有技术中一微波电子枪加速器示意图；图3示出现有技术中微波电子枪的单悬浮栅阴极结构示意图；图4示出现有技术中单悬浮栅阴极产生的电子束团示意图；图5示出本专利技术示例性实施例中双悬浮栅阴极结构示意图；图6示出本专利技术实施例中双悬浮栅阴极产生的电子束团示意图；图7示出单悬浮栅阴极与双悬浮栅阴极束团相空间和发散度对比图。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本专利技术将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。此外，附图仅为本专利技术的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。发射度是一个描述束流品质的物理量，它与束流能被聚焦的最小尺寸相关。发射度越小，表示束流能被聚焦到越小的束斑上，也就是束流的“亮度”越高。在大部分的辐照应用中对发射度的要求都不高，但在某些应用中可能会有较高的要求，即要求发射度要足够的小。在现有的单个悬浮栅方案中，如图4所示，每个分束团(也称分电子束团)在离开悬浮栅时都会有一个发散角，这样每个分束团在相空间里都会有一个如图7所示大的发散角，这使得总束团(也称总电子束团)的发射度很大，束流品质较差。为了改善上述问题，本示例实施方式中首先提供一种多悬浮栅阴极结构，如图5所示，其可包括阴极10、抑制发射栅20、第一悬浮栅30和第二悬浮栅30’。其中，所述阴极10用以发射电子束，该阴极10可以是热阴极，该热阴极可采用六硼化镧(LaB6)，六硼化铯(CeB6)等热阴极材料，还有场致发射材料等制成，当然该热阴极材料并不限于此。。所述抑制发射栅20位于所述阴极10发射面的一侧。所述第一悬浮栅30位于所述抑制发射栅20背离所述阴极本体10的一侧，该第一悬浮栅30的边缘处设有第一悬浮栅阴极31，以及与该第一悬浮栅阴极31间隔相对设置的第一悬浮栅阳极32，该第一悬浮栅阳极32与外部的第一偏压电源V1连接。具体的，第一悬浮栅阴极31例如可设置于悬浮栅30本体周向边缘，该第一悬浮栅阴极31可以是独立部件设置于所述悬浮栅30的边缘，也可是与所述悬浮栅30一体成型，本专利技术实施例对此不作限制。所述悬浮栅阳极32与该悬浮栅阴极3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多悬浮栅阴极结构，其特征在于，包括：/n阴极，用以发射电子束；/n抑制发射栅，位于所述阴极发射面的一侧；/n第一悬浮栅，位于所述抑制发射栅背离所述阴极本体的一侧，该第一悬浮栅的边缘处设有第一悬浮栅阴极，以及与该第一悬浮栅阴极间隔相对设置的第一悬浮栅阳极，该第一悬浮栅阳极与外部的第一偏压电源连接；/n第二悬浮栅，位于所述第一悬浮栅背离所述抑制发射栅的一侧，该第二悬浮栅的边缘处设有第二悬浮栅阴极，以及与该第二悬浮栅阴极间隔相对设置的第二悬浮栅阳极，该第二悬浮栅阳极与外部的第二偏压电源连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种多悬浮栅阴极结构，其特征在于，包括：
阴极，用以发射电子束；
抑制发射栅，位于所述阴极发射面的一侧；
第一悬浮栅，位于所述抑制发射栅背离所述阴极本体的一侧，该第一悬浮栅的边缘处设有第一悬浮栅阴极，以及与该第一悬浮栅阴极间隔相对设置的第一悬浮栅阳极，该第一悬浮栅阳极与外部的第一偏压电源连接；
第二悬浮栅，位于所述第一悬浮栅背离所述抑制发射栅的一侧，该第二悬浮栅的边缘处设有第二悬浮栅阴极，以及与该第二悬浮栅阴极间隔相对设置的第二悬浮栅阳极，该第二悬浮栅阳极与外部的第二偏压电源连接。


2.根据权利要求1所述多悬浮栅阴极结构，其特征在于，所述第二偏压电源提供的第二偏压的幅值大于所述第一偏压电源提供的第一偏压的幅值，从而使第二悬浮栅的直流分量幅值高于第一悬浮栅的直流分量幅值。


3.根据权利要求2所述多悬浮栅阴极结构，其特征在于，所述第一悬浮栅阳极与第一偏压电源之间连接一第一滤波电路。


4.根据权利要求2所述多悬浮栅阴极结构，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：畅祥云，
申请(专利权)人：陕西利友百辉科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61