一种电子枪制造技术

本发明专利技术公开了一种电子枪，属于离子源领域，电子发射机构包括阴极灯丝、阳极对电极及阳极挡板电极，阴极灯丝安装在阳极对电极的一侧，阳极对电极的另一侧与加速聚焦机构的一侧绝缘连接，加速聚焦机构的另一侧与偏转机构的一侧绝缘连接，阳极挡板电极位于偏转机构的另一侧；加速聚焦机构包括聚焦电极板及多个聚焦筒，偏转机构包括调节所述电子束强度的上、下部偏转电极板，各聚焦筒绝缘连接，连接后的一端与阳极对电极绝缘连接、且该端与聚焦电极板接触，另一端分别与上、下部偏转电极板绝缘连接；阳极对电极及聚焦电极板上均开有供电子束通过的孔。本发明专利技术可以调节电子束的束斑大小、位置及电子束强度，使电子束与中性粒子束的碰撞空间增大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于离子源领域，具体地说是一种电子枪。
技术介绍
离子源是使中性原子或分子电离，并从中引出离子束流的装置。常见离子源包括电子碰撞型离子源、化学离子源、基质辅助激光解吸附离子源和电喷雾离子源等等。其中，电子碰撞型离子源主要用于各种质谱分析仪器。电子枪是电子碰撞型离子源的关键组成，其产生的电子束束流直径、发射角度、束流强度及能量决定着离子源产生的离子的种类和性质。目前用于离子源的电子枪的基本构造包括阴极、阳极、控制极三部分，虽然实现了电子发射的目的，但是电子束斑大小和位置不可调，电子束强度不可大范围调节，无法实现某些物质的完全离子化，影响实验的灵敏度。通常为实现电子束与中性原子或分子的碰撞，需要缩小中性分子或原子与电子的作用范围，这增加了产物离子之间的碰撞，使某些尺寸的团簇离子无法稳定存在，这也限制了电子碰撞型离子源的使用。
技术实现思路
为了解决现有离子源用电子枪存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种电子枪。该电子枪束斑大小、位置可调，电子束强度可较大范围调节，且电子与中性原子或分子碰撞空间大。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电子枪，包括电子发射机构、加速聚焦机构及偏转机构，其中电子发射机构包括阳极对电极、产生电子束的阴极灯丝及调节该电子束强度的阳极挡板电极，所述阴极灯丝安装在阳极对电极的一侧，该阳极对电极的另一侧与所述加速聚焦机构的一侧绝缘连接，所述加速聚焦机构的另一侧与所述偏转机构的一侧绝缘连接，所述阳极挡板电极位于偏转机构的另一侧；所述加速聚焦机构包括聚焦电极板及多个调节所述电子束束斑大小的聚焦筒，所述偏转机构包括调节所述电子束强度的上、下部偏转电极板，各所述聚焦筒绝缘连接，所述聚焦电极板位于各所述聚焦筒连接后的一端与阳极对电极之间、且相互绝缘连接，各所述聚焦筒
连接后的另一端分别与所述上、下部偏转电极板绝缘连接；所述阳极对电极及聚焦电极板上均开有供电子束通过的孔，该电子束由所述上、下部偏转电极板之间通过，与位于所述阳极挡板电极及上、下部偏转电极板之间的中性粒子束源发出的中性粒子束碰撞，产生离子。其中，所述阳极对电极另一侧的表面为由外向内凹陷的锥面，并在所述阳极对电极的中间开设供所述电子束通过的孔。其中，所述阳极对电极的电压大于或等于阴极灯丝的电压。其中，所述阳极对电极呈“L”型，水平面支撑整个所述电子枪，竖直面的两侧分别固接所述阴极灯丝及加速聚焦机构。其中，各所述聚焦筒为柱状筒、并设有连接法兰，每个所述连接法兰上分别沿周向均布有多个用于绝缘连接的定位套筒，各所述聚焦筒的内径相等、长度不等，施加不同电压。其中，所述聚焦筒为三个，分别为第一聚焦筒、第二聚焦筒及第三聚焦筒，所述第一、二、三聚焦筒上均设有连接法兰，通过该连接法兰上安装的所述定位套筒依次绝缘连接；所述聚焦电极板为中间开孔的圆形电极片，在其中间开孔的外围沿圆周方向均布有多个定位套筒，所述第一聚焦筒的一侧及聚焦电极板分别通过各自的定位套筒与所述阳极对电极绝缘连接。其中，所述第一聚焦筒与第二聚焦筒分别施加不同电压，所述第三聚焦筒处于零电位；所述聚焦电极板朝向第一聚焦筒的一面与该第一聚焦筒接触，该聚焦电极板的直径与所述第一聚焦筒一侧连接法兰的外径相等，且所述聚焦电极板的电压与第一聚焦筒的电压始终相等。其中，所述上部偏转电极板及下部偏转电极板形状相同，均呈“L”型，该“L”型的一面分别安装在所述聚焦筒上，另一面分别平行于所述电子束的飞行方向。其中，所述上部偏转电极板及下部偏转电极板“L”型的另一面均为矩形电极片，上部偏转电极板及下部偏转电极板上的所述矩形电极片与各所述聚焦筒中心轴线的距离相等。其中，所述阳极挡板电极朝向上、下部偏转电极板的一面为中心开孔的矩形电极片。本专利技术的优点与积极效果为：1.本专利技术通过调节阴极灯丝、阳极对电极、阳极挡板电极的电压，可以产生能量范围可调的电子束，可用于更多物质的电离。2.本专利技术通过改变聚焦电极板和三个聚焦筒调节加速聚焦机构的电压，可以控制电子束的束斑大小。3.本专利技术通过调节偏转机构的电压，可以控制电子束的位置，从而实现根据中性粒子的位置调节电子束与中性粒子束的碰撞位置，增大电离效率；电子束与中性粒子束的碰撞空
间增大，可以减少产物离子之间的碰撞，利于某些离子团簇的观测。附图说明图1为本专利技术的结构原理示意图之一；图2为本专利技术的结构原理示意图之二；图3为本专利技术的立体结构示意图。其中：1为阴极灯丝，2为阳极对电极，3为聚焦电极板，4为第一聚焦筒，5为第二聚焦筒，6为第三聚焦筒，7为上部偏转电极板，8为下部偏转电极板，9为阳极挡板电极，10为中性粒子束，11为定位套筒。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详述。如图1～3所示，本专利技术包括电子发射机构、加速聚焦机构及偏转机构，该电子发射机构、加速聚焦机构及偏转机构均位于真空腔体内部；其中，电子发射机构包括阴极灯丝1、阳极对电极2及阳极挡板电极9，加速聚焦机构包括聚焦电极板3及多个聚焦筒，偏转机构包括上部偏转电极板7及下部偏转电极板8。阳极对电极2可为矩形电极或“L”型电极，本实施例的阳极对电极2为“L”型电极(即端面为“L”型)；“L”型的水平面支撑整个电子枪，竖直面的两侧分别固接阴极灯丝1及加速聚焦机构。“L”型竖直面的一侧固定阴极灯丝1，阴极灯丝1为一个螺旋长条钨丝，长度为4.0毫米至4.5毫米，所产生的电子束能量可通过灯丝电流调节(阴极灯丝1的电流调节范围为50微安至1900微安)，阴极灯丝1所产生的电子束能量范围为-19eV至-480eV，可以提供常用的-70eV电子束以及更高能量的电子束；阴灯灯丝1的底部有一个玻璃板，通过一块固定在阳极对电极2的螺丝孔上的不锈钢片与阳极对电极2之间压力，夹住玻璃板，从而固定阴极灯丝1。本专利技术的阴极灯丝1为市购产品，购置于德国欧司朗公司的20W卤素灯泡。“L”型竖直面的另一侧的表面为由外向内凹陷的锥面，并在阳极对电极2的中间开设供电子束通过的矩形孔，阴极灯丝1与阳极对电极2上矩形孔相平行(即阴极灯丝1的长度方向与矩形孔的长度方向平行)。阳极对电极2的电压为负电压，且其绝对值大于或等于阴极灯丝1的电压绝对值。加速聚焦机构中的各聚焦筒依次绝缘连接，各聚焦筒长度不同、但内径相等，且施加不同电压。本实施例的聚焦筒为三个圆柱形的聚焦筒，分别为第一聚焦筒4、第二聚焦筒5及第三聚焦筒6，三个聚焦筒的中间均为圆柱状筒、两侧均为连接法兰，每个连接法兰上分别
沿圆周方向均布有多个用于绝缘连接的定位套筒11；本实施例是在第一聚焦筒4、第二聚焦筒5及第三聚焦筒6两侧的连接法兰上均设置了四个定位套筒11。聚焦电极板3为中间开孔的圆形电极片，并在其中间开孔的外围沿圆周方向均布了四个定位套筒11；该聚焦电极板3的直径与第一聚焦筒4一侧连接法兰的外径相等，且该聚焦电极板3与第一聚焦筒4的电压始终相等。第一聚焦筒4、第二聚焦筒5、第三聚焦筒6及聚焦电极板3上的定位套筒11一一对应，相对应的各定位套筒11之间通过螺杆连接，各螺杆之间相平行，并连接于阳极对电极2上。第一聚焦筒4的一侧通过定位套筒11与聚焦电极板3及阳极对电极2的另一侧绝缘连接，第一聚焦筒4的另一侧与第二聚焦筒5的一侧通过定位套筒11绝缘连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子枪，其特征在于：包括电子发射机构、加速聚焦机构及偏转机构，其中电子发射机构包括阳极对电极(2)、产生电子束的阴极灯丝(1)及调节该电子束强度的阳极挡板电极(9)，所述阴极灯丝(1)安装在阳极对电极(2)的一侧，该阳极对电极(2)的另一侧与所述加速聚焦机构的一侧绝缘连接，所述加速聚焦机构的另一侧与所述偏转机构的一侧绝缘连接，所述阳极挡板电极(9)位于偏转机构的另一侧；所述加速聚焦机构包括聚焦电极板(3)及多个调节所述电子束束斑大小的聚焦筒，所述偏转机构包括调节所述电子束强度的上、下部偏转电极板(7、8)，各所述聚焦筒绝缘连接，所述聚焦电极板(3)位于各所述聚焦筒连接后的一端与阳极对电极(2)之间、且相互绝缘连接，各所述聚焦筒连接后的另一端分别与所述上、下部偏转电极板(7、8)绝缘连接；所述阳极对电极(2)及聚焦电极板(3)上均开有供电子束通过的孔，该电子束由所述上、下部偏转电极板(7、8)之间通过，与位于所述阳极挡板电极(9)及上、下部偏转电极板(7、8)之间的中性粒子束源(10)发出的中性粒子束碰撞，产生离子。

【技术特征摘要】
1.一种电子枪，其特征在于：包括电子发射机构、加速聚焦机构及偏转机构，其中电子发射机构包括阳极对电极(2)、产生电子束的阴极灯丝(1)及调节该电子束强度的阳极挡板电极(9)，所述阴极灯丝(1)安装在阳极对电极(2)的一侧，该阳极对电极(2)的另一侧与所述加速聚焦机构的一侧绝缘连接，所述加速聚焦机构的另一侧与所述偏转机构的一侧绝缘连接，所述阳极挡板电极(9)位于偏转机构的另一侧；所述加速聚焦机构包括聚焦电极板(3)及多个调节所述电子束束斑大小的聚焦筒，所述偏转机构包括调节所述电子束强度的上、下部偏转电极板(7、8)，各所述聚焦筒绝缘连接，所述聚焦电极板(3)位于各所述聚焦筒连接后的一端与阳极对电极(2)之间、且相互绝缘连接，各所述聚焦筒连接后的另一端分别与所述上、下部偏转电极板(7、8)绝缘连接；所述阳极对电极(2)及聚焦电极板(3)上均开有供电子束通过的孔，该电子束由所述上、下部偏转电极板(7、8)之间通过，与位于所述阳极挡板电极(9)及上、下部偏转电极板(7、8)之间的中性粒子束源(10)发出的中性粒子束碰撞，产生离子。2.按权利要求1所述的电子枪，其特征在于：所述阳极对电极(2)另一侧的表面为由外向内凹陷的锥面，并在所述阳极对电极(2)的中间开设供所述电子束通过的孔。3.按权利要求1或2所述的电子枪，其特征在于：所述阳极对电极(2)的电压大于或等于阴极灯丝(1)的电压。4.按权利要求1或2所述的电子枪，其特征在于：所述阳极对电极(2)呈“L”型，水平面支撑整个所述电子枪，竖直面的两侧分别固接所述阴极灯丝(1)及加速聚焦机构。5.按权利要求1所述的电子枪，其特征在于：各所述聚焦筒为柱状筒、并设有连接法兰，...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷鑫，江凌，赵志，张冰冰，杨学明，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21