CN107622931A - 一种电子枪和回旋管 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电子枪，包括隔热筒、压紧环、隔热片、热子、阴极和聚焦极；电子枪的阴极为环形凸起结构，聚焦极为一体式结构，阴极嵌套在聚焦极上，保证了阴极和聚焦极的同心度，聚焦极和阴极通过激光焊接，使得阴极和聚焦极之间的连接更加牢固、可靠。

Description

一种电子枪和回旋管

技术领域

本发明涉及微波真空器件技术领域，尤其涉及一种电子枪和回旋管。

背景技术

基于电子回旋脉塞原理发展的回旋管在毫米波及太赫兹波段能够产生高功率电磁波辐射，可广泛应用在等离子体加热、先进雷达、粒子加速、材料处理、太空碎片探测等方面。电子枪是回旋管的核心部件，提供用于能量交换的电子注，一种性能优良的电子枪组件，不仅要满足整管的电流发射需要，而且整个组件要装配简单可靠，热子消耗功率低，阴极寿命足够长。

电子枪组件主要包括阴极、用于将阴极加热到工作温度的热子、用于固定阴极热子组件的支撑结构等。对于传统的电子枪，随着工作频率的提高，回旋管用的阴极尺寸变小，使得其结构复杂，安装困难，本领域亟需一种装配简单可靠，加热效率高的电子枪。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种电子枪和回旋管。

(二)技术方案

本发明提供了一种电子枪，包括：隔热筒60、压紧环20、隔热片30、热子40、阴极50和聚焦极10；其中，所述阴极50设置在所述聚焦极的一端，所述聚焦极的另一端与所述隔热筒的一端固定连接，在所述隔热筒内部的聚焦极10上依次设置所述热子40、隔热片30和压紧环20，所述压紧环20与聚焦极10固定连接并通过所述隔热片30压紧所述热子40。

优选地，所述聚焦极的一端为筒形结构，另一端为圆锥形凸起结构，所述聚焦极的圆锥形凸起结构端开有同轴的环形凹槽11，所述阴极50为环形凸起结构，其形状和尺寸与所述环形凹槽的形状和尺寸匹配，所述阴极50设置在所述环形凹槽11中并嵌套在所述聚焦极10上。

优选地，所述压紧环和聚焦极的筒形结构端通过激光焊接固定连接，构成屏蔽室。

优选地，所述隔热片30沿圆周方向均匀开有四个通孔31，其中对称的两个通孔31用于引出热子的引线41，另外两个通孔31为预留通孔。

优选地，所述隔热筒和聚焦极的简形结构端通过激光焊接固定连接。

优选地，所述隔热筒60沿轴向开有至少一层隔热槽，每层隔热槽沿圆周均匀分布有至两个隔热槽，相邻两层隔热槽之间错位对称设置。

优选地，所述聚焦极的圆锥形凸起结构端的中心开有一聚焦极孔12。

优选地，所述阴极50为钡钨材料；所述热子40由铼钨丝绕制而成。

优选地，所述阴极50和聚焦极10通过高温焊接固定连接；所述热子经表面涂覆氧化铝粉，并在真空炉高温处理而制成。

本发明还提供了一种回旋管，包括上述任一种所述的电子枪。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明的电子枪和回旋管具有以下有益效果：

(1)与传统的球面形阴极不同，本发明电子枪的阴极为环形凸起结构，聚焦极为一体式结构，阴极嵌套在聚焦极上，保证了阴极和聚焦极的同心度；

(2)聚焦极和阴极通过激光焊接，使得阴极和聚焦极之间的连接更加牢固、可靠；

(3)压紧环和聚焦极通过激光焊接固定连接在一起，使得压紧环和聚焦极之间的连接更加牢固、可靠；

(4)压紧环通过隔热片压紧热子，整个结构紧凑，安装工艺简单；

(5)压紧环和聚焦极构成屏蔽室，减少了热辐射和传导，热屏蔽效应得以提高，减少了热子功率损耗，提升了阴极保温性能，提高了热子的加热效率；

(6)隔热筒和聚焦极通过激光焊接连接在一起，隔热筒和聚焦极的连接更加牢固；

(7)隔热筒开有隔热槽，减少了传导热量，降低了热子功耗，提高了热子的加热效率；

(8)聚焦极还开有聚焦极孔，有利于进一步保证阴极的工作温度，提高加热效率，增强电子枪的性能。

附图说明

图1为本发明实施例的电子枪的沿轴向剖面图；

图2为本发明实施例的聚焦极的沿轴向剖面图；

图3为本发明实施例的压紧环的沿轴向剖面图；

图4为本发明实施例的隔热片的结构示意图；

图5为本发明实施例的隔热筒的沿轴向剖面图；

图6为本发明实施例的阴极热子加热曲线图。

【符号说明】

10-聚焦极；11-环形凹槽；12-聚焦极孔；

20-压紧环；

30-隔热片；31-通孔；

40-热子；41-引线；

50-阴极；

60-隔热筒；61-隔热槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，本发明实施例的电子枪，其适用于回旋管，其包括隔热筒60、压紧环20、隔热片30、热子40、阴极50和聚焦极10；其中，

阴极50设置在聚焦极的一端，聚焦极的另一端与隔热筒的一端固定连接，在隔热筒内部的聚焦极10上依次设置热子40、隔热片30和压紧环20，压紧环20与聚焦极10固定连接并通过隔热片30压紧热子40。

在本实施例中，如图1和2所示，聚焦极一端为筒形结构，另一端为圆锥形凸起结构，聚焦极的圆锥形凸起结构端开有同轴的环形凹槽11，阴极50为环形凸起结构，其形状和尺寸与环形凹槽的形状和尺寸匹配，环形凸起结构的阴极50设置在环形凹槽11中，使得阴极50嵌套在聚焦极10上，阴极和聚焦极的同心度在0.05mm之内，其中，阴极50和聚焦极10通过高温焊接固定连接，优选地，阴极50为钡钨材料，阴极50和聚焦极10通过钼钌高温焊料在2000度的氢炉中焊接在一起。

本实施例的电子枪，与传统的球面形阴极产生实心电子注不同，其阴极为环形凸起结构，聚焦极为一体式结构，阴极嵌套在聚焦极上，保证了阴极和聚焦极的同心度；聚焦极和阴极通过激光焊接，使得阴极和聚焦极之间的连接更加牢固、可靠。

在本实施例中，如图1、3和4所示，压紧环20为不锈钢材料，压紧环和聚焦极的筒形结构端通过激光焊接固定连接在一起，二者构成一个屏蔽室，并使得压紧环20和聚焦极10之间的连接更加牢固、可靠。

隔热片30为难熔金属钼，厚度为1mm，隔热片30沿圆周方向均匀开有4个通孔31，其中对称的两个通孔31用于引出热子的引线41，另外两个通孔31为预留通孔，便于电子枪的装配操作；其中，隔热片的数量可以为4-5片。

热子40由铼钨丝绕制而成，铼钨丝直径为0.4mm，优选地，热子表面涂覆有氧化铝粉，将热子进行真空炉高温处理，涂覆在热子表面的氧化铝粉熔化，使得热子不容易短路，提高热子的可靠性。

本实施例的电子枪，压紧环20通过隔热片30压紧热子40，整个结构紧凑，安装工艺简单；压紧环20和聚焦极10一起构成一个屏蔽室，减少了热辐射和传导，热屏蔽效应得以提高，减少了热子功率损耗，提升了阴极保温性能，提高了热子的加热效率。

在本实施例中，如图1和5所示，隔热筒和聚焦极的筒形结构端通过激光焊接连接在一起，以使隔热筒和聚焦极的连接更加牢固，优选地，隔热筒60为不锈钢材料，聚焦极10和隔热筒60在焊接时可以加入铂金丝，以进一步增强焊接强度，隔热筒厚度优选为0.35mm。其中，隔热筒60沿轴向开有3层隔热槽61，每层隔热槽61沿圆周均匀分布有3个隔热槽61，隔热槽61贯穿隔热筒的筒壁，相邻两层隔热槽之间的距离相等，相邻两层隔热槽之间错位对称设置，隔热槽的宽度优选为0.2mm。

以上示例仅是为了举例说明隔热槽的结构，但本发明并不以此为限，在其他实施例中，隔热筒60沿轴向可以开有至少两层隔热槽，每层隔热槽可以沿圆周均匀分布有至少两个隔热槽，相邻两层隔热槽之间的距离也可以不相等。

本实施例的电子枪，隔热筒表面开有隔热槽，减少了传导热量，降低了热子功耗，从而提高了热子组件的加热效率。

本实施例的电子枪，通过引线41给热子40通电使热子40发热，热子40通过热传导效应加热阴极50，阴极50产生电子柱，实现电子枪功能，保证了阴极的工作温度，提高了加热效率和启动时间。图6给出了本发明电子枪的阴极热子加热曲线，在热子加热功率为48W时，阴极温度达到为1050度，满足回旋管的阴极发射电流要求。

其中，如图1和2所示，聚焦极的圆锥形凸起结构端的中心还开有一聚焦极孔12，有利于进一步保证阴极的工作温度，提高加热效率，增强电子枪的性能。

本发明另一实施例还提出了一种回旋管，其包括上述实施例的电子枪。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明的电子枪和回旋管有了清楚的认识。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：

(1)电子枪的各部件还可以选用其他结构；

(2)实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围；

(3)上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子枪，其特征在于，包括：隔热筒(60)、压紧环(20)、隔热片(30)、热子(40)、阴极(50)和聚焦极(10)；其中，

所述阴极(50)设置在所述聚焦极的一端，所述聚焦极的另一端与所述隔热筒的一端固定连接，在所述隔热筒内部的聚焦极(10)上依次设置所述热子(40)、隔热片(30)和压紧环(20)，所述压紧环(20)与聚焦极(10)固定连接并通过所述隔热片(30)压紧所述热子(40)。

2.如权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述聚焦极的一端为筒形结构，另一端为圆锥形凸起结构，所述聚焦极的圆锥形凸起结构端开有同轴的环形凹槽(11)，所述阴极(50)为环形凸起结构，其形状和尺寸与所述环形凹槽的形状和尺寸匹配，所述阴极(50)设置在所述环形凹槽(11)中并嵌套在所述聚焦极(10)上。

3.如权利要求2所述的电子枪，其特征在于，所述压紧环和聚焦极的筒形结构端通过激光焊接固定连接，构成屏蔽室。

4.如权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述隔热片(30)沿圆周方向均匀开有四个通孔(31)，其中对称的两个通孔(31)用于引出热子的引线(41)，另外两个通孔(31)为预留通孔。

5.如权利要求2所述的电子枪，其特征在于，所述隔热筒和聚焦极的筒形结构端通过激光焊接固定连接。

6.如权利要求5所述的电子枪，其特征在于，所述隔热筒(60)沿轴向开有至少一层隔热槽，每层隔热槽沿圆周均匀分布有至两个隔热槽，相邻两层隔热槽之间错位对称设置。

7.如权利要求2所述的电子枪，其特征在于，所述聚焦极的圆锥形凸起结构端的中心开有一聚焦极孔(12)。

8.如权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述阴极(50)为钡钨材料；所述热子(40)由铼钨丝绕制而成。

9.如权利要求8所述的电子枪，其特征在于，所述阴极(50)和聚焦极(10)通过高温焊接固定连接；所述热子经表面涂覆氧化铝粉，并在真空炉高温处理而制成。

10.一种回旋管，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项权利要求所述的电子枪。