一种60 kV焊接用太空电子枪的设计研究

采取间热式阴极加热方式并选取LaB6作为阴极材料,设计了一种焊接用太空电子枪。利用Vaughan综合迭代法得出了电子枪的初值,根据这些初值设计了电子枪的3极结构,并对磁透镜进行了设计。通过仿真不断地对电子枪的3个电极和透镜的参数进行适当地调整,以使仿真结果满足实际设计目标要求,同时在透镜的调试过程中进行了规律性分析。试验表明,该设计满足总发射束流60 mA和交叉斑直径0.3 mm,以及在工作距离300 mm处束斑0.4 mm的目标参数,此设计方法和整套设计流程可以为电子枪的设计提供一定的参考。

一种60kV太空电子枪的仿真研究

根据设计目标的性能参数和结构位置,通过综合迭代法得到电子枪初值;并对比钨与LaB6两种阴极材料的性能,选择合适的阴极材料,利用SOURCES中相关程序对60 kV的太空电子枪进行了仿真,得到色差系数、束斑直径等仿真结果。根据焦距公式得到一级聚焦系统的焦距并进行聚焦系统的仿真,得到焦距、束斑和电子光路等仿真结果。通过分析一级聚焦系统的不足之处,重新设计二级聚焦系统,并由仿真得到极靴孔直径、线圈激励等性能参数和电磁透镜轴上场分布图。最后根据二级聚焦系统仿真结果,得出了符合要求的电子枪参数与电子光学参数。

利用电子枪检测空间行波管真空度的方法

维持空间行波管内超高真空度对其稳定性和长寿命至关重要。本文介绍了一种使用空间行波管电子枪进行管内真空度检测的方法,主要介绍了此方法的原理、检测流程,给出了样管检测结果,对检测数据的分析验证了此方法具有良好的线性度和准确性。此方法为空间行波管在分离离子泵和封装后的管内真空度检测提供了一种有效手段。

HIRFL-CSR电子冷却系统空心电子束性能研究

电子冷却系统中冷却力的大小与电子束的温度密切相关。由于强流电子束自身产生的空间电荷场,使得电子束的速度离散,增加了电子束温度,降低了冷却效率。为了减小空间电荷效应,HIRFL CSR的电子冷却系统将首次采用空心电子束对储存环中的重离子束流进行冷却。通过分析实心电子束和空心电子束的空间电荷场,研究了其对电子束速度和温度的影响。

辐照食品直线加速器电子枪设计

本文介绍了中国科技大学国家同步辐射实验室研发的一台食品辐照保鲜用直线加速器中电子枪的设计。通过枪体内电磁场模拟计算、优化电子枪形状、并且在考虑空间电荷效应情况下对电子束发射过程进行模拟,得到了满足设计要求的束斑尺寸。另外对电子枪的加工和调试过程也进行了介绍,通过电子枪高压老炼及出束实验表明,其各项参数性能均达到设计要求。另外对直线加速器螺线管聚焦线圈漏场对束流的影响也作了讨论,采用相应措施可增加磁屏蔽,减小漏场影响,保证束流品质。

空间行波管阴极寿命试验

本文介绍了对用于空间行波管的M型阴极进行的寿命试验。阴极寿命试验的载体选用普通玻璃二极管与电子枪,用于试验的M型阴极在40支普通玻璃二极管中的累计试验时间已经超过681000 h,在16支电子枪和2支行波管中的累计试验时间已经超过275000 h。对阴极的钡蒸发测量表明在空间行波管的工作年限内,M阴极主要受到膜层退化的影响,而一般不会出现钡耗尽的问题。因此基于电子枪寿命试验的数据,由膜层退化导致的阴极实际功函数增加,得出了M型阴极寿命模型,并对一定工作条件下的阴极寿命时间进行推算。同时作者发现:对于长期的阴极寿命试验,普通玻璃二极管不能有效保持其内部真空度,阴极发射下降较快;在电子枪中,阴极发射稳定。电子枪更适合作为阴极寿命试验的载体。

Ka波段空间行波管双阳极电子枪设计与优化

利用EGUN软件设计了一把导流系数为0.07μP的Ka波段空间行波管双阳极电子枪。该枪为皮尔斯型电子枪,双阳极分别为控制阳极(2.58 kV)和离子拒止阳极(9 kV)。该设计应用综合迭代法的计算结果进行初步设计,通过调整设计第一阳极,建立考虑导流系数、注腰半径和层流性的电子注性能优化目标函数,应用量子粒子群算法结合MATLAB与EGUN软件对电子枪阳极头位置进行了优化,优化结果满足了空间行波管对电子注的注腰半径和层流性的设计要求。

二次发射微波电子枪的倍增特性

利用3DRun程序通过数值模拟计算,对二次发射微波电子枪的束流倍增特性作了研究。用1维模型计算了束流倍增与腔两极间距离以及腔中场强的关系,并详细给出了腔两极间距离为10mm,场强为5 4MV/m时出射电子纵向聚束及能量聚焦过程;利用3DRun程序研究了在高频场及粒子束本身空间电荷场的共同作用下,束流在3维运动过程中的倍增特性,计算了出射束流的发射度。通过计算表明:二次发射微波电子枪可以提供低发射度、高流强的电子束。

电子束中Boersch效应的实验研究

在现代电子光学与电子束技术研究中，Boersch效应作为离散空间电荷效应的一个主要特征，越来越引起了人们的重视。本实验设计并制作了一台观察和测量Boersch效应的实验装置，并进行了动态真空实验。实验装置的电子光学系统包括层流电子枪、聚焦透镜、准直透镜和拒斥场分析器等部分。对实验结果及数据进行了处理和分析，观测到了电子能量分布的反常增宽现象并测量了能量分布曲线。当束腰区束流为微安量级时，测得的电子能量分布宽度为1～3eV，并且得出了随着束流强度的增加能量分布展宽的近似规律。

脉冲空间行波管的研制

脉冲空间行波管主要用于环境卫星、微波遥感卫星、海洋卫星等军民用卫星系统,本文主要介绍了中国科学院电子学研究所脉冲空间行波管的研制进展,包括栅控电子枪、双渐变慢波系统、高匹配性能输能结构、多级降压收集极的设计方案、样管测试结果及环境试验情况等。

二维空间电荷限制流实验研究

对基于圆柱平板结构电子枪的二维空间电荷限制流进行了研究.采用粒子模拟软件详细探讨了二维空间电荷限制流随间距、电压、逸出功、温度、阴极结构等物理量的变化关系.设计了一种实用圆柱平板结构电子枪,对其空间电荷限制流和发射性能进行了实验探索.通过测试,发射电流与二维模型的比较吻合,远大于一维模型的结果.

扫描电镜低电压操作时电子枪亮度的改进

在扫描电子显微镜上利用1—3KV的低加速电压操作,如果电子枪的几何关系保持不变,其亮度受到空间电荷效应的影响而显著下降。本文通过试验论述了缩短三极电子枪阳极与栅极的间距是提高低压电子枪亮度的有效方法。

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℃。

场发射枪电子光学特性的数值模拟

本文利用改进的电荷密度法（ＣＤＭ）和更接近于实际的阴极工作模型来模拟场发射枪的电子光学性质．文中提出了一种专门的六点求积公式，用它可以精确地计算场发射体表面附近的电位；同时采用了阴极工作在部份空间电荷限制下的球面二极管模型．计算结果表明，这种方法对场发射枪电子光学性质的研究有实际的应用价值．

低热耗空间行波管电子枪仿真与结构优化

为提高空间行波管的效率,本文采用在阴极热屏筒上开孔的方法减小热子功耗,通过仿真得到优化的阴极热屏结构,并对仿真结果进行了实际测试和验证。结果表明,实测数据与仿真数据在仿真模型规定的950~1010℃范围内,仿真模型的误差范围在2.47%~4.45%之间,电子枪热子热耗降低了24.28%。

10kV太空电子枪的光学系统设计及仿真研究

为使电子枪的性能满足太空环境下的作业要求,对10 kV太空电子枪的光学系统进行设计与仿真研究,给出一套完整的设计方法及流程。首先选择合适的阴极材料,仿真得到电子束的轨迹;而后算出合适的焦距,对一级聚焦电子光学系统进行仿真。鉴于一级聚焦系统不能实现在工作距离为300 mm时束斑直径为0.4 mm的设计目标,进而设计二级聚焦系统并利用仿真分析对系统参数进行优化。仿真分析结果表明,该设计方法能够得到符合工作需求的电子光学系统参数,可为以后太空电子枪的设计提供参考。

基于螺线管扫描法进行电磁叠加场中热发射度测量的仿真分析

在一种猝发高重频的X射线自由电子激光(XFEL)装置中,由于受到光阴极注入器内补偿螺线管与电子枪之间特殊结构的限制,阴极附近电场与磁场为叠加状态。实验中需要对阴极热发射度进行测量,而测量热发射度常用的螺线管扫描法基于几何发射度不变的前提,无法直接应用于电磁场叠加的结构。针对这一问题,考虑到归一化过程可以剔除电场对发射度的影响,基于此,研究归一化相空间中应用的螺线管扫描法,并通过仿真计算与分析,最终证明该方法适用于电磁叠加场中阴极热发射度的测量。

一种全金属外壳空间行波管电子枪研究

介绍一种空间行波管使用的电子枪,该枪采用全金属外壳套封结构、双阳极设计,并在内部设置消气剂,具有尺寸小、可靠性高、阴极寿命长、电子注层流性好等特点。文中将结合其性能及应用环境特点阐述其设计思路。期望这种设计方法能够为其他同类型电子枪的研制工作提供参考。使用这种电子枪的空间行波管已经完成了所有环境试验,阴极预测寿命大于15年,并且行波管的静态电子流通率大于99%。

电子枪发射系统对上屏束点的影响

利用ＳＥＵ－８７５３Ｄ程序对彩色显像管电子枪系统做了详细地计算，得到了放大率，球差，空间电荷效应的变化曲线，由此看出它们对上屏束点大小的影响，并且由这些曲线中找到使上屏束点最小的结构。

多聚焦极栅控电子模拟源的研究

采用电子光学软件设计模拟了一种长焦距多聚焦级的电子枪结构.利用电子透镜原理分析多聚焦极电子枪的电子束斑产生,依据不同栅控电压,分析零场模式、拒斥场模式和肖特基场模式3种阴极电子发射方式下电子聚焦情况.模拟结果表明:拒斥场模式和肖特基场模式对电子束流密度分别有减弱和增强的作用;当聚焦极电压比U1∶U2∶U3∶U4∶U5=5∶8∶15∶70∶100时,能量为30keV的电子束焦斑最小,在10m处焦斑大小为160mm.