專利名稱：陰極可調(diào)式單陽極磁控電子槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高功率微波、毫米波、亞毫米波技術(shù)領(lǐng)域中的單陽極磁控電子，槍特別是一種與真空回旋管配套用的陰極可調(diào)式單陽極磁控電子槍。
背景技術(shù)：
高功率回旋管作為高功率微波源有著極為重要的作用，隨著回旋管在毫米波雷達(dá)、通信、高功率微波武器方面的研究，特別是受控?zé)岷司圩?，高能物理和工業(yè)方面的誘人前景，推動(dòng)了回旋管的發(fā)展，對回旋管功率和效率的要求也越來越高。由于電子注的質(zhì)量對回旋管注波互作用效率的影響極大，因而回旋管磁控注入電子槍(MIG)提供的螺旋型電子注，必須滿足以下性質(zhì)(I)適當(dāng)?shù)乃俣缺龋?2)較低的速度離散；(3)較好的電子注幾何形狀。 常規(guī)單陽極電子槍、如“Design of a single anode magnetron injectionelectronic gun (單陽極磁控注入電子槍)，，參見《High Power Laser and Particle Beam(強(qiáng)激光和粒子束)》2000, 12 (3) : 331-334, Wang Huajun, Li Hongfu, Zhou Xiaolan(王華軍，李宏福，周曉嵐)、其結(jié)構(gòu)包括電子槍殼體及其底座，含電熱絲、電熱絲套筒及其絕緣填充物在內(nèi)的電熱絲組件以及將電熱絲套筒固定于電子槍殼體內(nèi)的帶固定套的支撐筒，含前形成極、環(huán)帶形陰極、后形成極在內(nèi)的陰極及其固定環(huán)板，設(shè)于陰極前端并罩于陰極上的陽極及其固定環(huán)。該電子槍內(nèi)的支撐筒的后部緊固于底座中心孔內(nèi)、電熱絲組件通過其支撐筒固定于電子槍殼體內(nèi)的軸線上，電子槍陰極則通過其固定環(huán)板緊固于電熱絲套筒前端，電子槍陽極后部嵌入電子槍殼體前部內(nèi)壁并罩于陰極上后、通過其固定環(huán)緊固于殼體上(參見附圖I);該電子槍雖然具有結(jié)構(gòu)相對簡單，但由于電熱絲組件及電子槍陰極是通過支撐筒與底座緊固成一體的，因此存在一是對裝配的工藝要求高，一旦陰、陽極的相對位置與設(shè)計(jì)要求發(fā)生偏差，則沒法調(diào)整；二是工作過程中因各部件受熱不均勻引起的熱變形或因工作電流和電壓變化過大，造成陰、陽極的相對位置偏移，陰極表面電場改變；上述兩種情況均會(huì)導(dǎo)致電子槍工作時(shí)的電子初始速度離散增大、注波互作用效率降低等弊病的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)存在的弊病，改進(jìn)設(shè)計(jì)一種陰極可調(diào)式單陽極磁控電子槍，該電子槍可根據(jù)工作狀況調(diào)節(jié)陰、陽極的相對位置，有效降低電子槍工作時(shí)縱向速度離散性，以獲得性能優(yōu)良的電子注、提高后續(xù)回旋行波管注波互作用功率和效率等目的。本發(fā)明的解決方案是在背景技術(shù)基礎(chǔ)上將電熱絲組件的后端延長到底座外并在電熱絲套筒后部的外環(huán)面上增設(shè)一環(huán)形標(biāo)尺段及一螺紋段、在電熱絲套筒外環(huán)面的中前部上設(shè)置確保其軸向移動(dòng)的導(dǎo)向平面以防止其轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在電熱絲套筒后部螺紋段與其支撐筒之間增設(shè)一調(diào)節(jié)螺母、以調(diào)節(jié)電熱絲組件及位于其前端的陰極的軸向位移，為了確保在位移調(diào)節(jié)過程中電熱絲組件及陰極不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)、將原支撐筒內(nèi)兩個(gè)內(nèi)環(huán)面為圓柱面的固定套改為帶導(dǎo)向平面的可軸向滑動(dòng)的定位套；本發(fā)明即以此實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的。因此，本發(fā)明陰極可調(diào)式單陽極磁控電子槍包括電子槍殼體及其底座，含電熱絲、電熱絲套筒及其絕緣填充物在內(nèi)的電熱絲組件以及將電熱絲組件固定于電子槍殼體內(nèi)的(電熱絲組件)帶定位套的支撐筒，含前形成極、陰極環(huán)(電子發(fā)射環(huán))、后形成極在內(nèi)的電子槍陰極及其固定環(huán)板，設(shè)于陰極前端并罩于陰極上的陽極及其固定環(huán)；關(guān)鍵在于所述電熱絲組件的后端延長到底座外并在電熱絲套筒后部的外環(huán)面上依次增設(shè)一環(huán)形標(biāo)尺段及一螺紋段、在外環(huán)面的中前部設(shè)置僅能軸向移動(dòng)的導(dǎo)向平面，同時(shí)在電熱絲套筒后部螺紋段與其支撐筒之間增設(shè)一帶旋轉(zhuǎn)柄和軸向限位槽的調(diào)節(jié)螺母，在支撐筒內(nèi)的定位套則為帶導(dǎo)向平面的可軸向運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)式定位套；帶定位套的支撐筒仍通過其后部緊固于底座中心孔內(nèi)，帶軸向限位槽的調(diào)節(jié)螺母通過卡環(huán)嵌入限位槽后與底座呈可轉(zhuǎn)動(dòng)式固定，電熱絲組件則通過電熱絲套筒后部的螺紋與調(diào)節(jié)螺母連接、通過套筒中前部外環(huán)面上設(shè)有導(dǎo)向平面的柱面與支撐筒內(nèi)的定位套可滑動(dòng)式連接，電子槍陰極通過其固定環(huán)板與電熱絲套筒前端面緊固連接；其余陽極與電子槍殼體、電子槍殼體與底座的連接均與背景技術(shù)相同。為了防止調(diào)定后的陰極位置發(fā)生變動(dòng)及方便讀數(shù)，在調(diào)節(jié)螺母與電熱絲套筒之間還設(shè)有一外端面位于環(huán)形標(biāo)尺段內(nèi)的鎖緊螺母。所述在電熱絲套筒外環(huán)面的中前部設(shè)置確保其僅能軸向移動(dòng)的導(dǎo)向平面，導(dǎo)向平面的個(gè)數(shù)I個(gè)或?qū)ΨQ設(shè)置2個(gè)。所述電熱絲套筒后部的螺紋與調(diào)節(jié)螺母均為細(xì)牙螺紋。 本發(fā)明由于在背景技術(shù)基礎(chǔ)上將電熱絲組件的后端延長到底座外并在電熱絲套筒后部的外環(huán)面上增設(shè)了一環(huán)形標(biāo)尺段及一螺紋段、在電熱絲套筒外環(huán)面的中前部上設(shè)置的導(dǎo)向平面與支撐筒內(nèi)兩個(gè)帶導(dǎo)向平面的可滑動(dòng)式定位套配合、以防止其轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在電熱絲套筒后部螺紋段與其支撐筒之間增設(shè)一調(diào)節(jié)螺母、以調(diào)節(jié)電熱絲組件及位于其前端的陰極的軸向位移；本發(fā)明可根據(jù)工作時(shí)場強(qiáng)分布狀況沿著電極中心軸調(diào)節(jié)陰極與陽極之間的距離，使陰極處于最佳的發(fā)射狀態(tài)以獲得性能優(yōu)良的電子注，本發(fā)明所得電子注的橫縱速度比大于I. O、縱向速度離散小于2. 0%，(背景技術(shù)單陽極電子槍在相同的橫縱速度比的條件下、速度離散為4%)，有效降低因電子槍裝備誤差及熱形變或因工作電流和電壓變化過大帶來的影響。因而具有電子槍的適應(yīng)性強(qiáng)和穩(wěn)定性好，可適應(yīng)更大范圍的工作電流和電壓，有效降低電子槍工作時(shí)電子初始速度的離散性、所獲電子注的性能優(yōu)良，并可為回旋行波管注波互作用效率的提高提供可靠保證等特點(diǎn)。


圖I為背景技術(shù)陰極固定式單陽極磁控電子槍結(jié)構(gòu)示意圖(剖視視圖)；圖2為本發(fā)明陰極可調(diào)式單陽極磁控電子槍結(jié)構(gòu)示意圖(剖視視圖)；圖3為本發(fā)明具體實(shí)施方式
在10A、12A及14A三種不同發(fā)射電流的條件下、隨陰極軸向位置變化其電子注縱向速度離散狀態(tài)曲線示意圖(坐標(biāo)圖)。圖中1.陽極、1-1.陽極支撐環(huán)，2.殼體，3.底座，4.調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)總成、4-1.緊固螺釘、4-2.軸向定位板、4-3.調(diào)節(jié)螺母、4-4.鎖緊螺母，5.電熱絲組件、5-1.電熱絲套筒、5-2.電熱絲、5-3.絕緣介質(zhì)、5-4.標(biāo)尺段、5-5.(軸向移動(dòng))調(diào)節(jié)螺紋、5-6.導(dǎo)向平面，6-1.后支撐筒，6-1. 1,6-2. I :定位套，6-2.前支撐筒，7.陰極、7-1.陰極支撐環(huán)、7-2.后形成極、7-3.陰極環(huán)、7-4.前形成極。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施方式總長283mm，陽極I.軸線長136mm、后部外徑Φ57mm、中部直徑Φ26πιπι、前部長86mm、后部(罩于陰極上的)錐環(huán)面傾角為32°、前部內(nèi)腔錐度11°，殼體
2.外徑Φ68_、長150mm、壁厚5.5mm,底座3.外徑Φ 102mm、厚15mm、中心孔直徑Φ27mm ;電熱絲組件5中電熱絲套筒5-1長152mm、外徑Φ 10mm、壁厚I. Omm,其上標(biāo)尺段5_4外徑Φ9. Omm(壁厚O. 5mm)、軸向長10臟，調(diào)節(jié)螺紋5-5采用GlO的細(xì)牙管螺紋、螺紋段長45mm，導(dǎo)向平面5-6本實(shí)施方式在螺紋段長以前的套筒上、下對稱磨弓高為O. 2mm的2個(gè)弧形柱面而成；電熱絲5-2阻值O. 5 Ω、功率為50W ;調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)總成4中調(diào)節(jié)螺母4_3軸向高26mm、螺紋亦為GlO的細(xì)牙管螺紋，其上的軸向限位槽寬3mm、槽底直徑Φ 17. 26mm、前端與后支撐筒6-1配合處直徑Φ22_、后端旋轉(zhuǎn)柄直徑Φ 19mm(柱面滾花),鎖緊螺母4-4軸向高12_、內(nèi)孔亦為GlO的細(xì)牙管螺紋、螺母外端面與軸芯線垂直并磨光以同時(shí)作為讀標(biāo)尺刻度值的游標(biāo)用；前、后支撐筒6_2、6_1總長121mm、外徑Φ 27mm、厚2. 5mm,前支撐筒6-2長65mm,后支撐筒6-1的后部嵌入底座3的中心孔并緊固成一體，兩定位套6-1. 1,6-2. I的內(nèi)孔為與 電熱絲套筒上導(dǎo)向平面(5-6)段的橫截面相同的類橢圓孔、各孔軸向長11mm，兩者配合為h7/H6 ;陰極7底部外徑Φ 26mm、壁厚為2mm、錐頂角為90°、錐高為11. 6mm的空心錐體，其中后形成極7-2軸向高3. 2mm、陰極環(huán)7-3軸向高4. 4mm、前形成極7-4軸向高4. Omm,整個(gè)陰極頭通過.陰極支撐環(huán)7-1與電熱絲套筒5-1前端緊固焊接成一體并隨電熱絲套筒5-1的移動(dòng)而移動(dòng)；其余陽極I及陽極支撐環(huán)1-1與殼體2之間、殼體2與底座3之間的連接均與背景技術(shù)相同。本實(shí)施方式當(dāng)陽極電壓為60kV、燈絲加熱功率為50W，電流為10A，電流密度為
3.5A/cm2，互作用區(qū)的磁場為3. 5T，磁壓縮比為13 ;所得電子注的橫縱速度比為I. 1，縱向速度離散為I. 5%;與回旋管配合、此電子注經(jīng)過注波互作用功率達(dá)到了 150kW、效率達(dá)到了25%，有提高了回旋管的功率和效率。附圖3是在10A、12A及14A三種不同發(fā)射電流的條件下隨陰極軸向位置變化其電子注縱向速度離散狀態(tài)曲線示意圖，圖中橫坐標(biāo)上的負(fù)(_)號(hào)表示將陰極調(diào)離陽極，從圖中可看出在三種不同發(fā)射電流的條件下，通過對陰極軸向位置的調(diào)節(jié)，均可獲得縱向速度離散縱向速度離散小于2. 0%的性能優(yōu)良的電子注。
權(quán)利要求
1.一種陰極可調(diào)式單陽極磁控電子槍，包括電子槍殼體及其底座，含電熱絲、電熱絲套筒及其絕緣填充物在內(nèi)的電熱絲組件以及將電熱絲組件固定于電子槍殼體內(nèi)的帶定位套的支撐筒，含前形成極、陰極環(huán)、后形成極在內(nèi)的電子槍陰極及其固定環(huán)板，設(shè)于陰極前端并罩于陰極上的陽極及其固定環(huán)；其特征在于所述電熱絲組件的后端延長到底座外并在電熱絲套筒后部的外環(huán)面上依次增設(shè)一環(huán)形標(biāo)尺段及一螺紋段、在外環(huán)面的中前部設(shè)置僅能軸向移動(dòng)的導(dǎo)向平面，同時(shí)在電熱絲套筒后部螺紋段與其支撐筒之間增設(shè)一帶旋轉(zhuǎn)柄和軸向限位槽的調(diào)節(jié)螺母，在支撐筒內(nèi)的定位套則為帶導(dǎo)向平面的可軸向運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)式定位套；帶定位套的支撐筒仍通過其后部緊固于底座中心孔內(nèi)，帶軸向限位槽的調(diào)節(jié)螺母通過卡環(huán)嵌入限位槽后與底座呈可轉(zhuǎn)動(dòng)式固定，電熱絲組件則通過電熱絲套筒后部的螺紋與調(diào)節(jié)螺母連接、通過套筒中前部外環(huán)面上設(shè)有導(dǎo)向平面的柱面與支撐筒內(nèi)的定位套可滑動(dòng)式連接，電子槍陰極通過其固定環(huán)板與電熱絲套筒前端面緊固連接。
2.按權(quán)利要求I所述陰極可調(diào)式單陽極磁控電子槍，其特征在于為了防止調(diào)定后的陰極位置發(fā)生變動(dòng)及方便讀數(shù)，在調(diào)節(jié)螺母與電熱絲套筒之間還設(shè)有一外端面位于環(huán)形標(biāo)尺段內(nèi)的鎖緊螺母。
3.按權(quán)利要求I所述陰極可調(diào)式單陽極磁控電子槍，其特征在于所述在電熱絲套筒外環(huán)面的中前部設(shè)置僅能軸向移動(dòng)的導(dǎo)向平面，導(dǎo)向平面的個(gè)數(shù)為I個(gè)或?qū)ΨQ設(shè)置2個(gè)。
4.按權(quán)利要求I所述陰極可調(diào)式單陽極磁控電子槍，其特征在于所述電熱絲套筒后部的螺紋與調(diào)節(jié)螺母均為細(xì)牙螺紋。
全文摘要
陰極可調(diào)式單陽極磁控電子槍。該發(fā)明屬于與真空回旋管配套用單陽極磁控電子槍，包括電子槍殼體及底座，含電熱絲，帶環(huán)形標(biāo)尺段、螺紋段和導(dǎo)向平面的電熱絲套筒及絕緣填充物在內(nèi)的電熱絲組件，將電熱絲組件固定于電子槍殼體內(nèi)的帶滑動(dòng)式定位套的支撐筒，設(shè)于電熱絲套筒與其支撐筒之間的含調(diào)節(jié)螺母在內(nèi)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)總成，電子槍陰極及固定環(huán)板，陽極及固定環(huán)；該發(fā)明可根據(jù)工作狀況調(diào)節(jié)陰極與陽極之間的距離，所得電子注的橫縱速度比大于1.0、縱向速度離散小于2%。因而有效克服電子槍因裝配誤差及過熱變形或因電流、電壓變化大帶來的影響，具有可適應(yīng)更大范圍的工作電流和電壓，電子縱向速度的離散性低、電子注的性能優(yōu)良，并可確保后續(xù)回旋管注波互作用功率和效率的提高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01J23/06GK102800545SQ20121031527
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者鄢然, 羅勇, 屈曉斌, 王麗, 王建勛, 李焱昭 申請人:電子科技大學(xué)