碳纳米管冷阴极电子枪栅网电子通过率的仿真及实验

本文在栅网结构碳纳米管冷阴极电子枪原型器件的基础上,研究了栅网通过率对冷阴极电子枪阴极发射和电子通过率的影响。首先通过计算机仿真了栅网通过率对阴极发射电流及阳极电流的影响,在其他条件相同的情况下,栅网通过率为80%左右时可得到最大阳极电流;其次根据仿真结果加工了两种不同栅网通过率的电子枪原型并进行了测试,得到的实验结果与仿真基本一致,最后从理论上对实验结果进行了分析,对进一步研究冷阴极电子枪提供了技术依据。     

基于Spindt冷阴极的行波管电子枪设计

针对X波段小型化Spindt冷阴极螺旋线行波管进行了电子枪设计。基于皮尔斯型电子枪结构,联合PPM高频聚焦系统,以电子注聚焦特性为优化目标,采用CST粒子工作室对电子枪结构和工作参数进行了优化设计,获得了30 mA工作电流下电子注填充比为0.68的良好电子注聚焦。在此电子枪结构和高频结构下,分析了特定电流下电子注聚焦与轴向磁场的关系以及特定磁场下电子注聚焦与工作电流的关系,研究结果表明,皮尔斯型电子枪结构实现电子注良好聚焦的电流密度阈值约为5 A/cm 2,为冷阴极行波管电子枪设计奠定了理论基础。     

脉宽大于100微秒的强流大截面电子枪

在CO_2激光器的研究过程中,发现利用普通技术放电,在振动激发比较有效的E/N下,不能产生适当的电离。这两者往往是矛盾的,这就导致人们寻求在最佳的E/N下能产生适度电离的技术,即把电离和激发分开控制的技术。美国阿符科公司首先提出了电子束控制主放电的技术。 目前就电子束的激励方法有电子束控制放电用的电子枪和电子束直接激发激光介质用的电子枪。就产生电子束的方式有热阴极电子枪、冷阴极场致发射电子枪和等离子体电子枪。     

M型微波器件中阴极的电子回轰与二次发射

在磁控管及其它M型微波器件中,管内阴极的电子回轰和二次电子发射是其固有的本质特性,这是与O型器件电子枪中阴极的电子发射存在着本质的区别。这就为在M型微波器件中釆用冷阴极提供了可能性,磁控管及其它M型微波器件中若干管型已成功地釆用了冷阴极,而且工作正常,这就充分说明了这一预测的正确性。     

碳纳米管冷阴极电子枪的电子光学设计

基于皮尔斯电子枪设计理论,提出了一种碳纳米管场致发射阴极电子枪的电子光学设计方案。电子枪阴极半径为0.5 mm,保持阴阳极电压不变,动态调整栅极电压,并利用计算机技术仿真软件（CST）对其进行仿真优化研究;结果表明,栅极最佳电压值为-14 kV,对应阴极发射电流为15.08 mA,阳极处电子束半径约为0.1 mm。研究为碳纳米管冷阴极栅极结构的设计提供了一种新的思路。     

碳纳米管冷阴极Pierce电子枪

为发展场致发射冷阴极毫米波电真空辐射源器件, 对利用大面积碳纳米管冷阴极产生大电流、高电流密度电子注的电子光学系统进行了研究.通过在Pierce电子枪阴极表面引入栅网结构, 解决了碳纳米管冷阴极场致发射所需的强电场和电子聚束问题.在碳纳米管冷阴极实验测试数据的基础上, 采用粒子模拟软件对上述电子光学系统进行了仿真.研究了栅网对注电流、注腰半径和电子注散射的影响, 分析了阳极电压和外加轴向磁场对电子注的聚束作用.优化后的仿真结果表明在阴极发射面为3.03 cm2时, 该电子光学系统能够产生210 mA、60 kV, 电流密度为6.7 A/cm2, 最大注半径为1mm的电子注.     

图片报道

麦克斯韦实验室已将一台冷阴极电子束维持的激光系统交付与海军研究所。该系统用来引发1~5个大气压的CO2激光器。电子枪在200~300千伏的范围内运转。……     

RL电子枪结构模拟分析

利用电子枪数值模拟软件对RL电子枪进行模拟计算，分析枪内场分布和电子轨迹以及四个功能系统的工作原理，了解RL电子枪的结构、交叉截面位置、像散特性等，以掌握电子枪的分析方法。     

用2D—FEM方法研究RT中的寄生发射

用二维混合型无限元方法计算管颈部和电子枪上的电位分布，通过分析管颈部和电子枪电极上的电位差，可以研究寄生发射源。     

利用电子注分析器研究电子枪性能

本文介绍了电子注分析器系统和电子枪电子光学实验的研究,分别对栅控电子枪和阳控电子枪进行了测试,得到了电子注运动轨迹和电流密度分布,并将阳控电子枪的实验结果与实际设计数据和OPERA计算结果进行比较分析,获得了较好的一致性。结果表明,电子枪的电子光学研究可以验证计算模拟结果,有效地为电子枪的结构设计提供实际参考数据。     

一种电子枪分析设计

设计一种大功率轰击型六硼化镧电子枪。以传热学理论基础和重要结论为依据,得出能减小阴极电子枪热量损失的几个设计与材料选取原则。利用有限元法对轰击型六硼化镧电子枪阴极模型进行热模拟。依据模拟结果设计一种轰击型六硼化镧阴极电子枪,其发射面直径为2.0 mm,当加热功率为80.0 W时,阴极温度达到1 569℃所发射电子束束流密度达到5.55 A/cm2,并且发射稳定、束斑均匀、发散度小,反复暴露于大气后仍能正常工作。     

空间行波管电子枪中阴极热形变及冷启动特性研究

本文利用ANSYS软件对空间行波管的电子枪进行了稳态热分析,得到了电子枪阴极温度随灯丝功率的变化结果,计算结果与试验结果一致,验证了ANSYS热分析的正确性。在此基础上分析了阴极的热形变对电子枪性能参数的影响,同时模拟了电子枪中阴极的冷启动情况,得出阴极在-35℃条件下,在210s内阴极温度可以达到正常工作温度980℃。     

电子枪发射电流的数值计算

本文根据热电子发射的统计理论,运用无穷大平板二极管中考虑电子纵向热速度效应的电位状态与普通电子枪中阴极前面的电位状态相等效的处理方法,编写了电子枪的计算机程序,得到了计算的电子枪发射电流值与实测的电流值相一致的结果,文中还通过计算分析指出,在计算电子束管电子枪的发射电流时,必须考虑电子的纵向热速度效应,其计算的电流值比3/2次方定律的电流值大,且更接近实测结果;微波管强流电子枪中,电子纵向热速度效应在低工作电压下比在高工作电压下影响大些,但总的来说,比在电子束管中的影响小得多;电子纵向热速度效应对发射电流的影响随阴极的发射电流密度与阴极发射本领差别的增大而增加,但当这一差别大于一定值后,这种影响的大小趋于恒值。     

Theory of cathode trajectory characterization by canonical mapping transformation

The paraxial lens theory cannot directly be applied to the cathode trajectories inside the gun. This inconvenience makes the interpretation of cathode trajectories difficult since one cannot use the physical concepts familiar in the paraxial lens theory, such as focal length and magnification factor. We have proposed the canonical mapping transformation (CMT) to describe the electron trajectories inside the gun by relating the ray conditions on the cathode surface to those in the crossover plane. The method takes as variables the distance along the surface and the sine of the ray angle with respect to the surface normal to define ray conditions. It has been shown that the CMT can be characterized by a small number of optical parameters. One of the parameters is the 'electron gun focal length', an extension of the image side focal length in the paraxial lens theory. The crossover size of a triode gun can be calculated from the electron gun focal length and the initial transverse energy spread. The calculation predicts the dependence of the crossover size on the grid voltage due to the change in the electron gun focal length. The prediction is compared with the measurement and shows good agreement with it. Since the CMT optical parameters can be calculated from the representative trajectories only and as they predict practically all the necessary source properties of guns, the CMT can be used as a practical tool in the designing of various types of electron guns.     

A new evaluation method of electron optical performance of high beam current probe forming systems

A new numerical simulation method is presented for the electron optical property analysis of probe forming systems with point cathode guns such as cold field emitters and the Schottky emitters. It has long been recognized that the gun aberrations are important parameters to be considered since the intrinsically high brightness of the point cathode gun is reduced due to its spherical aberration. The simulation method can evaluate the 'threshold beam current I(th)' above which the apparent brightness starts to decrease from the intrinsic value. It is found that the threshold depends on the 'electron gun focal length' as well as on the spherical aberration of the gun. Formulas are presented to estimate the brightness reduction as a function of the beam current. The gun brightness reduction must be included when the probe property (the relation between the beam current l(b) and the probe size on the sample, d) of the entire electron optical column is evaluated. Formulas that explicitly consider the gun aberrations into account are presented. It is shown that the probe property curve consists of three segments in the order of increasing beam current: (i) the constant probe size region, (ii) the brightness limited region where the probe size increases as d approximately I(b)(3/8), and (iii) the angular current intensity limited region in which the beam size increases rapidly as d approximately I(b)(3/2). Some strategies are suggested to increase the threshold beam current and to extend the effective beam current range of the point cathode gun into micro ampere regime.