一種電子槍真空放電檢測裝置制造方法
【專利摘要】一種電子槍真空放電檢測裝置，包括導光系統(tǒng)（5）、CCD成像設備、光電傳感模塊、信號處理模塊和顯示模塊。所述的導光系統(tǒng)（5）通過極紫外光纖分別與CCD成像設備和光電傳感模塊連接；所述的光電傳感模塊與信號處理模塊連接；所述的CCD成像設備和信號處理模塊分別與顯示模塊連接。所述的導光系統(tǒng)（5）布置在電子槍所處的真空室壁或真空室前端的高壓瓷瓶壁上作為探頭。本發(fā)明利用電子槍真空放電過程中產生的極紫外光分析電子槍的真空放電強度；CCD成像設備對電子槍真空放電進行曝光成像，對放電部位定位。
【專利說明】—種電子槍真空放電檢測裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電子槍真空放電的檢測裝置。
【背景技術】
[0002]電子槍是真空電子設備的關鍵部件，在真空環(huán)境下運行時，由于場強分布不均勻，同時真空室內壁存在毛刺和缺陷等，放電現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。這種真空放電對電子槍、高壓瓷瓶以及高壓發(fā)生器等與之相關的部件帶來極大的危害，嚴重影響其壽命。同時破壞了真空環(huán)境，并極大影響真空電子設備的穩(wěn)定運行。及時消除放電故障是保障電子槍穩(wěn)定運行的關鍵措施，需要對放電原因和放電部位進行分析。由于電子槍真空放電比較復雜，既有尖端放電，也有電弧放電，甚至輝光放電。同時，電子槍內部真空放電時間極短，一般在納秒數(shù)量。在檢測電子槍內部真空放電的裝置常常借鑒電力設備方面的放電檢測裝置。如超聲波檢測裝置主要由聲電傳感器和放大器構成，由于電子槍內部是高真空環(huán)境，聲波在真空中不傳播，同時電子槍外部抽氣裝置工作時的噪聲嚴重影響超聲傳感器的工作。因此，很難采用此裝置對電子槍內部放電進行定位檢測。由于電子槍內部是高真空環(huán)境，利用放電產生的生成物的成分和濃度判斷局部放電的化學檢測法，也不適宜用作電子槍真空放電檢測的方法。在文獻“電弧放電紫外線光輻射探測系統(tǒng)的研究”和“高壓放電紫外檢測系統(tǒng)的研究”中，采用紫外線對高壓電力設備長時間持續(xù)放電的定量檢測，不適宜用于電子槍內部的極短時間不連續(xù)放電模式的檢測。目前為止，用于電子槍內部高真空環(huán)境下弱放電檢測裝置尚欠缺。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有電子槍真空放電檢測設備的缺點，提出一種電子槍真空放電極檢測裝置。本發(fā)明裝置對電子槍真空放電過程中產生的極紫外光進行光譜分析，并對電子槍真空放電過程成像，分析電子槍真空放電原因和放電部位。本發(fā)明具有簡單高效、形象直觀、抗電磁干擾能力強，靈敏度高、非接觸式測量和不影響設備的運行等優(yōu)點。
[0004]本發(fā)明提出的檢測裝置主要由導光系統(tǒng)、CXD成像設備、光電傳感模塊、信號處理模塊和顯示模塊組成。所述的導光系統(tǒng)通過極紫外光纖分別與CCD成像設備和光電傳感模塊連接，用于定位和定量的信號輸出；所述的光電傳感模塊與信號處理模塊通過電纜連接；所述的CXD成像設備和信號處理模塊分別通過數(shù)據(jù)線與顯示模塊連接。
[0005]所述的導光系統(tǒng)是一個一端封閉的石英管，其封閉端為半球形，封閉端插入電子槍所在的真空室內作為探頭。石英管內裝有濾波片和光耦合系統(tǒng)。石英管另一端連接極紫外光纖。所述的濾波片位于光耦合系統(tǒng)的前端，其作用是濾除其他的干擾光，使電子槍放電產生的極紫外光信號進入光耦合系統(tǒng)，經(jīng)光耦合系統(tǒng)匯聚信號放大后經(jīng)極紫外光纖分別傳輸至CXD成像系統(tǒng)和光電傳感模塊。
[0006]所述的CXD成像設備主要由光學系統(tǒng)和成像系統(tǒng)組成。所述的光學系統(tǒng)作為接收端，與成像系統(tǒng)連接，其作用在于把電子槍內部真空放電產生的極紫外光信號輸出到成像系統(tǒng)；所述的CCD成像設備響應時間為納秒數(shù)量級。
[0007]所述的光電傳感模塊主要由濾波片和通道型光電倍增管組成。所述的濾波片與通道型光電倍增管連接，其作用在于將探測到的電子槍內部真空放電產生的極紫外光信號轉化為電信號。所述的光電傳感模塊響應時間為納秒數(shù)量級。
[0008]信號處理模塊主要由主放大電路、濾波放大電路和A/D轉化電路組成。所述的主放大電路與濾波放大電路連接；所述的濾波放大電路與A/D轉化電路連接。其作用在于把電子槍內部真空放電產生的微弱極紫外放大增強。
[0009]顯示模塊是由計算機和串口通信電路組成。串口通信電路與計算機連接，其作用在于將CCD成像設備輸出的極紫外光的圖像信息和信號處理模塊處理的極紫外光強度信息輸出到計算機。
[0010]所述的導光系統(tǒng)有多套；導光系統(tǒng)布置在電子槍所處的真空室壁或真空室前端的高壓瓷瓶壁上。在真空室壁或高壓瓷瓶壁上各選取一個關于圓柱形真空室和高壓瓷瓶的中心軸對稱的位置，分別對向布置一對共兩套導光系統(tǒng)，兩套導光系統(tǒng)位于同一平面，兩套導光系統(tǒng)之間的夾角為180度。也可各選取兩個關于圓柱形真空室和高壓瓷瓶的中心軸對稱的位置對稱布置兩對共四套導光系統(tǒng)。四套導光系統(tǒng)對向布置于圓柱形同一橫截面上，相鄰兩套導光系統(tǒng)之間的夾角為90度。位于同一橫截面的導光系統(tǒng)所在位置的連線通過真空室或高壓瓷瓶的軸心，使高壓瓷瓶和真空室內部能夠被導光系統(tǒng)全范圍探測到。當然也可以根據(jù)需要選取更多的位置對稱布置導光系統(tǒng)。
[0011]所述的濾波片為240nm-280nm范圍內極紫外線濾波片；所述的光電傳感模塊的通道型光電倍增管、CCD成像設備、信號處理模塊和顯示模塊的響應時間為納秒量級；所述的光纖為極紫外線光纖；所述的光耦合系統(tǒng)采用透鏡組耦合方式，包括正透鏡和負透鏡，正透鏡、負透鏡和所述的濾波片均為石英紫外線增透材料制作；所述的石英管球形封閉的一端能夠接收180°的入射光；所述的各部件之間根據(jù)用光纖、電纜線或數(shù)據(jù)線連接。
[0012]本發(fā)明的電子槍真空放電裝置的工作原理如下:
[0013]電子槍真空放電時，通過CCD成像系統(tǒng)對電子槍真空放電產生的極紫外線曝光成像，對放電部位進行定位分析；電子槍真空放電產生的極紫外線光信號，經(jīng)過光電傳感模塊和信號處理模塊的傳輸和放大，對極紫外光信號進行光譜分析，得到極紫外線光譜峰值的變化，通過極紫外線光譜峰值的變化來分析電子槍真空放電的強度；通過顯示模塊綜合上述放電定位和放電強度的分析，完成對電子槍真空放電定位、定量以及放電原因的分析。
[0014]本發(fā)明的電子槍真空放電極紫外線檢測裝置具有以下優(yōu)點:
[0015]1、本發(fā)明的電子槍真空放電極紫外線檢測裝置屬于非接觸式測量裝置，檢測時與待檢測設備完全隔離，無須停電，不影響設備的運行狀態(tài)。
[0016]2、本發(fā)明的電子槍真空放電極紫外線檢測裝置能夠對微弱局部放電的進行檢測，且不受高頻信號干擾的影響，靈敏度高。
[0017]3、本發(fā)明的電子槍真空放電極紫外線檢測裝置可以直接觀察到放電的位置、形狀等，對電子槍設備的運行狀況做出準確的判斷，具有形象直觀性和簡單高效性。
[0018]4、本發(fā)明的電子槍真空放電極紫外線檢測裝置可以對電子槍真空放電的危害做出評估，及早發(fā)現(xiàn)并排除設備的早期安全隱患，節(jié)約了設備的維修費用，增強了電子槍系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0019]圖1本發(fā)明提出的電子槍真空放電極紫外線檢測裝置的結構示意圖；
[0020]圖2本發(fā)明實施例真空電子槍平面結構圖；
[0021]圖3本發(fā)明另一實施例導光系統(tǒng)的位置關系俯視圖；
[0022]圖中:1高壓瓷瓶，2陰極，3陽極，4真空室，5導光系統(tǒng)，501A第一導光系統(tǒng)，502B第二導光系統(tǒng)，50IC第三導光系統(tǒng)，502D第四導光系統(tǒng),503A第五導光系統(tǒng),503C第六導光系統(tǒng)，504B第七導光系統(tǒng)，504D第八導光系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明電子槍真空放電極紫外線檢測裝置包括導光系統(tǒng)5、CXD成像設備、光電傳感模塊、信號處理模塊和顯示模塊。
[0025]所述的導光系統(tǒng)5通過極紫外光纖分別與CXD成像設備和光電傳感模塊連接，用于定位和定量的信號輸出；所述的光電傳感模塊與信號處理模塊連接；所述的CCD成像設備和信號處理模塊分別與顯示模塊連接。
[0026]圖2所示為本發(fā)明的一個實施例。該實施例的電子槍結構和導光系統(tǒng)分布如圖2所示，電子槍的陰極2和陽極3處于真空室4中，高壓瓷瓶I位于真空室4的前端。導光系統(tǒng)5布置在高壓瓷瓶壁和真空室壁上陰極2和陽極3之間的位置處，其中四套導光系統(tǒng)501A和502B，503C和504D兩兩相對地對稱分布在高壓瓷瓶壁和真空室壁上陰極所處的位置處。
[0027]其中第一導光系統(tǒng)501A和第二導光系統(tǒng)502B對稱地分布在高壓瓷瓶I同一軸橫截面的側壁A和B的位置,第五導管系統(tǒng)503C和第六導管系統(tǒng)504D對稱地分布在陰極2和陽極3之間的同一軸橫截面真空室4的側壁外A和B的位置，同一軸橫截面的位置A和B的連線AB穿過真空室I所在的軸橫截面的軸心。在高壓瓷瓶壁和真空室壁上的每一個導光系統(tǒng)探測范圍為180°。
[0028]所述的導光系統(tǒng)也可以設置為8套，如圖3所示。高壓瓷瓶壁布置四套導光系統(tǒng)，分別為第一導光系統(tǒng)501A、第二導光系統(tǒng)502B、第三導光系統(tǒng)501C、第四導光系統(tǒng)502D,其中第一導光系統(tǒng)501A和第二導光系統(tǒng)502B、第三導光系統(tǒng)501C和第四導光系統(tǒng)502D關于高壓瓷瓶的軸對稱，且處于同一橫截面上；第一導光系統(tǒng)501A和第二導光系統(tǒng)502B位置的連線和第三導光系統(tǒng)501C和第四導光系統(tǒng)502D位置的連線相互垂直，如圖3所示的導光系統(tǒng)的布置位置A、B、C、D0真空室壁上電子槍陰極的位置處布置四個導光系統(tǒng)，分別為第五導光系統(tǒng)503A、第六導光系統(tǒng)504B,第七導光系統(tǒng)503C和第八導光系統(tǒng)504D,其中第五導光系統(tǒng)503A和第六導光系統(tǒng)504B、第七導光系統(tǒng)503C和第八導光系統(tǒng)504D關于真空室的軸對稱，且處于同一橫截面上，第五導光系統(tǒng)503A和第六導光系統(tǒng)504B位置的連線和第七導光系統(tǒng)503C和第八導光系統(tǒng)504D位置的連線相互垂直，如圖3所示的導光系統(tǒng)的布置位置A、B、C、D。在高壓瓷瓶壁和陰極真空室壁上的每一個導管系統(tǒng)探測范圍為90°。
[0029]所述的光電傳感模塊、C⑶成像設備、信號處理模塊和顯示模塊還可以設置優(yōu)選的響應時間為20-1000ns。[0030]當電子槍真空放電時，導光系統(tǒng)借助濾波片和光耦合系統(tǒng)分別對放電產生的極紫外光信號進行濾波和信號放大，將放大的極紫外線信號分別經(jīng)極紫外光纖傳導到光電傳感模塊和CCD成像系統(tǒng)。光電傳感模塊將極紫外線光信號轉化為電信號傳導到顯示模塊，顯示模塊顯示反應極紫外線光譜信息，采用光譜分析方法分析電子槍的真空放電強度。CCD成像設備接受到極紫外線，對電子槍真空放電進行曝光成像，并將圖像傳導至顯示模塊顯示圖像信息。根據(jù)顯示模塊顯示的真空放電強度及成像的信息，并根據(jù)CCD成像系統(tǒng)對電子槍真空放電的成像圖片對放電位置進行定位。根據(jù)真空放電產生的紫外線光譜的強度判斷電子槍真空放電的強弱，并根據(jù)圖像信息和放電產生的輝光結合電子槍真空放電位置、強弱以及曝光所成像的信息進行放電原因分析。
【權利要求】
1.一種電子槍真空放電檢測裝置，其特征在于所述的檢測裝置包括導光系統(tǒng)(5)、CCD成像設備、光電傳感模塊、信號處理模塊和顯示模塊；所述的導光系統(tǒng)(5)通過極紫外光纖分別與CCD成像設備和光電傳感模塊連接；所述的光電傳感模塊與信號處理模塊連接；所述的CXD成像設備和信號處理模塊分別與顯示模塊連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的電子槍真空放電檢測裝置，其特征在于:所述的導光系統(tǒng)(5)為一端球形封閉的石英管，石英管的封閉端為半球形，該封閉端插入電子槍所在的真空室內作為探頭，能夠接收180°的入射光；石英管內裝有濾波片和光耦合系統(tǒng)；石英管的另一端連接極紫外光纖；所述的濾波片位于光耦合系統(tǒng)的前端；所述的導光系統(tǒng)(5)布置在電子槍所處的真空室壁或真空室前端的高壓瓷瓶壁上。
3.根據(jù)權利要求2所述的電子槍真空放電檢測裝置，其特征在于:在所述的真空室壁或高壓瓷瓶壁上各選取一個關于圓柱形真空室和高壓瓷瓶的中心軸對稱的位置，在所選取的位置分別對向布置一對共兩套導光系統(tǒng)(5)，兩套導光系統(tǒng)(5)位于同一平面，兩套導光系統(tǒng)(5)之間的夾角為180度。
4.根據(jù)權利要求2所述的電子槍真空放電檢測裝置，其特征在于:在所述的真空室壁或高壓瓷瓶壁上各選取兩個關于圓柱形真空室和高壓瓷瓶的中心軸對稱的位置，在所選取的位置分別對稱布置兩對共四套導光系統(tǒng)；四套導光系統(tǒng)對向布置于圓柱形同一橫截面上，相鄰兩套導光系統(tǒng)之間的夾角為90度。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的電子槍真空放電檢測裝置，其特征在于:位于同一橫截面的所述導光系統(tǒng)所在位置的連線通過真空室或高壓瓷瓶的軸心。
6.根據(jù)權利要求1所述的電子槍真空放電檢測裝置，其特征在于:所述的檢測裝置中，光電傳感模塊的通道型光電倍增管、CCD成像設備、信號處理模塊和顯示模塊的響應時間為納秒量級。
7.根據(jù)權利要求1所述的電子槍真空放電檢測裝置，其特征在于:所述的檢測裝置中，光電傳感模塊的通道型光電倍增管、CCD成像設備、信號處理模塊和顯示模塊的響應時間優(yōu)選為 20-1000ns。
8.根據(jù)權利要求1所述的電子槍真空放電檢測裝置，其特征在于:當電子槍真空放電時，導光系統(tǒng)(5)借助濾波片和光耦合系統(tǒng)分別對放電產生的極紫外光信號進行濾波和信號放大，將放大的極紫外線信號分別經(jīng)極紫外光纖傳導到光電傳感模塊和CCD成像系統(tǒng)；光電傳感模塊將極紫外線光信號轉化為電信號傳導到顯示模塊，顯示模塊顯示反應極紫外線光譜信息，采用光譜分析方法分析電子槍的真空放電強度；CCD成像設備接受到極紫外線，對電子槍真空放電進行曝光成像，并將圖像傳導至顯示模塊顯示圖像信息；根據(jù)顯示模塊顯示的真空放電強度及成像的信息，并根據(jù)CCD成像系統(tǒng)對電子槍真空放電的成像圖片，對放電位置進行定位；根據(jù)真空放電產生的紫外線光譜的強度判斷電子槍真空放電的強弱，并根據(jù)圖像信息和放電產生的輝光結合電子槍真空放電位置、強弱以及曝光所成像的信息進行放電原因分析。
【文檔編號】G01J3/30GK103616621SQ201310598638
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權日:2013年11月25日
【發(fā)明者】馬玉田, 劉俊標, 韓立 申請人:中國科學院電工研究所