CN108231527A - 一种均匀投射式电子光学结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种均匀投射式电子光学结构，包括：阴极区，束形成区，电子枪出口区；所述阴极区内设置有阴极，所述阴极投射电子并形成阴极发射面；所述电子从所述阴极发射面，经过所述束形成区、所述电子枪出口区射出，最终形成投射区域；所述束形成区包括至少两个子束形成区，每个子束形成区均为金属圆筒结构，并且各金属圆筒电位独立可调，用于控制所在区域内的电子束形态；所述束形成区对所述阴极发射面成一次倒立实像；所述投射区域为所述阴极发射面二次倒立实像，最终使得所述电子均匀投射。相比于现有技术，无需设置金属栅网，利用高压电场过聚焦，将阴极二次倒立实像投射到要求区域，通过优化的结构保证了投射区域的电子束均匀性。

Description

一种均匀投射式电子光学结构

技术领域

本发明涉及一种电子光学结构，尤其涉及一种均匀投射式电子光学结构。

背景技术

传统的投射式电子光学结构往往将电子束聚焦使用，但在电子束辐照改性，辐照老化和激发照明等应用领域则需要均匀投射到一定区域的电子束。现有技术中存在均匀投射式电子光学结构，但一般需要使用金属栅网屏蔽高压电场的聚焦效果。这种结构缺点如下：

(1)栅网会截获电子，浪费部分电子束流；

(2)栅网截获的电子产生热量，使栅网产生形变；

(3)高质量的栅网曲面不易加工，影响投射均匀性；

(4)栅网孔隙影响投射均匀性，投射区域实际为栅网孔隙的虚像，导致大量点状强束流区域；

(5)投射区域大小不易调整，电子束流大小不易调整。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本申请提供了一种均匀投射式电子光学结构，其中不设金属栅网，利用高压电场过聚焦，将阴极二次倒立实像投射到要求区域，通过优化的结构保证阴极电子发射均匀性，进而保证了投射区域的电子束均匀性。具体通过以下技术方案实现：

所述均匀投射式电子光学结构包括：阴极区，束形成区，电子枪出口区；所述阴极区内设置有阴极，所述阴极投射电子并形成阴极发射面；所述电子从所述阴极发射面，经过所述束形成区、所述电子枪出口区射出，最终形成投射区域；所述束形成区包括至少两个子束形成区，每个子束形成区均为金属圆筒结构，并且各金属圆筒电位独立可调，用于控制所在区域内的电子束形态；所述束形成区对所述阴极发射面成一次倒立实像；所述投射区域为所述阴极发射面二次倒立实像，最终使得所述电子均匀投射。

进一步地，所述阴极平齐或者突出于所述阴极区的端部。

进一步地，当所述阴极突出于所述阴极区的端部时，突出距离为0.05mm以内。

进一步地，每个子束形成区之间的间距为0.5±0.01mm。

进一步地，所述阴极为热发射阴极或场发射阴极。

进一步地，所述投射电子的束流大小随着阴极电位的变化而改变。

进一步地，所述电子枪出口区伸入与之相邻的一个子束形成区，伸入距离为0.25-0.5mm。

进一步地，所述束形成区包括三个子束形成区G2、G3、G4，其中子束形成区G2是最靠近所述阴极区的子束形成区，子束形成区G3和G4筒径相同。

本发明具有以下优点：

(1)无金属栅网，不会截获电子；

(2)电子束流和投影区域在一定范围内可方便调整；

(3)投射区域电子束流均匀性好；

(4)电子束可以在高频脉冲方式工作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例均匀投射式电子光学结构示意图；

图2是本申请实施例均匀投射式电子光学结构电子束模拟示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

下面结合附图，对本申请实施例的具体实施方式作进一步的详细说明。

图1所示为本申请实施例的均匀投射式电子光学结构示意图，其中6表示阴极K，1表示第一栅极圆筒G1，2表示第二栅极圆筒G2，3表示第三栅极圆筒G3，4表示第四栅极圆筒G4，5表示第五栅极圆筒G5，所述投射式电子光学结构包括：阴极区，束形成区，电子枪出口区；其中G1形成阴极区，阴极区内设置有阴极K，阴极K平齐或稍微突出于G1端部，从而阴极发射电子过程中电子发射方向不易受到G1的影响，进而改善阴极发射面均匀性。所述阴极K为平面阴极，可以为热发射阴极或场发射阴极，其电子束流大小可以通过调节阴极电位及G1电位来实现，其中阴极K的电位为0V，G1的电位为5V。阴极K对其它电极电容极小，可以调节束流在GHz高频下通断而不影响阴极K的可靠性，从而可以在高脉冲方式下工作。

本申请实施例中，平面阴极投射电子并形成阴极发射面，电子从所述阴极发射面经过所述束形成区后再从电子枪出口区G5射出，最终形成均匀投射区域。本申请实施中束形成区包括子束形成区G2，G3及G4，每个子束形成区均为金属圆筒结构，可以用于屏蔽电子枪出口区G5高压及外部电场，同时各金属圆筒电位独立可调，从而可以精细控制所在区域内的电子束形态，通过调节束形成区金属圆筒电位，从而对所述阴极发射面成一次倒立实像。子束形成区G2与G1直径相同，G2与G3直径相同，同时G1和G2间距为0.6±0.1mm，G2与G3之间的间距为0.5±0.01mm，G3与G4之间的间距为0.5±0.01mm。

本申请实施例中，电子枪出口区G5伸入G4距离0.25-0.5mm，G4和G5之间的间距可根据需要使用的电子束能量进行调整。电子最终经过电子枪出口区形成投射区域，所述投射区域为所述阴极发射面二次倒立实像，最终使得所述电子均匀投射。

图2所示为本申请实施例的电子束模拟图，从图中可以看出，本申请的均匀投射式电子光学结构投射区域为阴极发射面的二次倒立实像，无金属栅网，同时电子束流均匀性好。

本申请实施例的均匀投射式电子光学结构不设金属栅网，不会截获电子，对电子束流利用率高。同时利用高压电场过聚焦，将阴极发射的电子二次倒立实像投射到要求区域，通过优化阴极区、束形成区以及电子枪出口区结构保证阴极电子发射均匀性，进而保证了投射区域的电子束均匀性。相对现有技术，本申请的电子光学结构投射区域的电子束流均匀性好，可靠性高，同时也可以方便的调整电子束流以及投影区域大小。

以上所述的具体实施例，对本申请的目的、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，以上所述仅为本申请实施例的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种均匀投射式电子光学结构，其特征在于，包括：阴极区，束形成区，电子枪出口区；所述阴极区内设置有阴极，所述阴极投射电子并形成阴极发射面；所述电子从所述阴极发射面，经过所述束形成区、所述电子枪出口区射出，最终形成投射区域；所述束形成区包括至少两个子束形成区，每个子束形成区均为金属圆筒结构，并且各金属圆筒电位独立可调，用于控制所在区域内的电子束形态；所述束形成区对所述阴极发射面成一次倒立实像；所述投射区域为所述阴极发射面二次倒立实像，最终使得所述电子均匀投射。

2.如权利要求1所述的均匀投射式电子光学结构，其特征在于，所述阴极平齐或者突出于所述阴极区的端部。

3.如权利要求2所述的均匀投射式电子光学结构，其特征在于，当所述阴极突出于所述阴极区的端部时，突出距离为0.05mm以内。

4.如权利要求1所述的均匀投射式电子光学结构，其特征在于，每个子束形成区之间的间距为0.5±0.01mm。

5.如权利要求1所述的均匀投射式电子光学结构，其特征在于，所述阴极为热发射阴极或场发射阴极。

6.如权利要求1所述的均匀投射式电子光学结构，其特征在于，所述投射电子的束流大小随着阴极电位的变化而改变。

7.如权利要求1所述的均匀投射式电子光学结构，其特征在于，所述电子枪出口区伸入与之相邻的一个子束形成区，伸入距离为0.25-0.5mm。

8.如权利要求1所述的均匀投射式电子光学结构，其特征在于，所述束形成区包括三个子束形成区G2、G3、G4，其中子束形成区G2是最靠近所述阴极区的子束形成区，子束形成区G3和G4筒径相同。