一种中高能电子枪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种中高能电子枪，包括：电子枪体、差分抽气管、电极法兰和高压Q9头排布板；其中，电极法兰固定设置在差分抽气管上，高压Q9头排布板固定设置在电极法兰后端；差分抽气管上还分别设有法兰底座、差分抽气接口和真空计接口；电子枪体固定设置在法兰底座接口内侧；电子枪体包括：阴极灯丝、压片、栅极底座、阳极、聚焦极、偏转机构、钼片、第一绝缘垫片、第二绝缘垫片、第三绝缘垫片、枪头和外筒。该电子枪由于采用栅极底座、阳极、聚焦极构成的二级聚焦透镜，其聚焦性能和平行性能好良好，枪头内设置偏转机构使得束斑位置可调，该电子枪结构简单且性能稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种中高能电子枪
本技术涉及电子光学器件领域，特别是涉及一种电子能损谱仪用中高能电子枪。
技术介绍
在原子分子物理学科领域，常常采用电子散射的实验方法，通过测量原子分子的动力学参数，获取原子分子的内部结构信息。在这一过程中，常采用的实验设备有：电子能量损失谱仪、电子动量谱仪、俄歇电子能谱仪，这些设备的关键技术在于对电子束流的精确控制与检测。例如在电子能量损失谱仪中，从电子枪出射的电子束经过能量单色器单色后，与样品气体碰撞，而后被能量分析器采集分析。为了能获得束流强度高、单色性好、发散角度小的电子束流，一把良好聚焦的电子枪必不可少。现有的电子枪中，往往着重束流的强度，而对束流的聚焦效果、平行度要求不高。但是对于电子散射实验，束斑和平行度是影响仪器性能指标的关键因素之一，束斑越小，平行度越高，电子能谱仪的能量分辨越好。另一方面，常用电子枪内部没有偏转机构，需要电子枪在机械上与实验装置相配合，无法实现多角度灵活可调，调试起来较为麻烦。另外有些中能电子枪利用磁场偏转电子束，由于磁场的屏蔽非常困难，偏转用磁场会干扰电子束在分析器中的轨迹，严重影响电子能谱仪的能量分辨率。
技术实现思路
基于现有技术所存在的问题，本技术的目的是提供一种中高能电子枪，其聚焦性能和平行性能好良好，束斑位置可调，结构简单且性能稳定。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：本技术实施例提供一种中高能电子枪，包括：电子枪体、差分抽气管、电极法兰和高压Q9头排布板；其中，所述电极法兰固定设置在所述差分抽气管上，所述高压Q9头排布板固定设置在所述电极法兰后端；所述差分抽气管上还分别设有法兰底座、差分抽气接口和真空计接口；所述电子枪体固定设置在所述法兰底座接口内侧；所述电子枪体包括：外筒，该外筒内从后至前依次固定设置栅极底座、阳极和聚焦极，所述阳极后端伸入到所述栅极底座前端内，所述聚焦极后端伸入到所述阳极前端内，该外筒前端设置枪头，所述枪头内固定设置偏转机构；所述阳极前端设有带通孔的第一钼片，所述聚焦极前端设有带通孔的第二钼片；所述栅极底座、阳极和聚焦极与所述外筒之间均设有绝缘垫片，所述偏转机构与所述枪头之间设有第三绝缘垫片；所述栅极底座为圆筒形，该栅极底座内设有锥形口底座，阴极灯丝通过压片固定安装在所述栅极底座的锥形口底座内，所述栅极底座上远离所述阴极灯丝一端设有一圈楔形圆环；所述高压Q9头排布板经电缆分别与所述电子枪体的栅极底座、阳极、聚焦极、偏转机构和阴极灯丝电气连接。由上述本技术提供的技术方案可以看出，本技术实施例提供的中高能电子枪，其有益效果为：通过在电子枪体的外筒内从后至前依次固定设置栅极底座、阳极和聚焦极，利用栅极底座与阳极，阳极与聚焦极形成的聚焦透镜，实现对电子束流的聚焦，且阳极后端伸入到栅极底座内，聚焦极后端伸入到阳极内，使得各级电场相互渗透，避免了外场干扰，由于采用了二级聚焦透镜保证聚焦效果；根据二级聚焦透镜原理，本技术电子枪有两种工作模式，加速聚焦模式与减速聚焦模式，经测试，在两种工作模式下电子束流都能很好的聚焦，可以根据电源条件灵活配置聚焦条件；由于阴极灯丝安装在栅极底座的锥形口底座，且阴极灯丝发叉丝尖稍稍高于锥形口，当栅极底座电压低于阴极灯丝电压时，能有效遏制阴极灯丝杂散电子，保留丝尖发射电子，一定程度上保证了束流初始状态的一致性；在阳极前端和聚焦极前端分别设置带通孔的第一、第二钼片，进而能形成差分抽气系统，降低了对所处真空环境的要求，延长灯丝寿命。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1是本技术的总体结构剖面示意图；图2是本技术的电子枪体结构剖面示意图；图3是本技术的电子枪体的聚焦模拟图；图4是本技术的电子枪的测试配件示意图；图5是本技术的电子枪在加速模式下测量的束径尺寸图；图6是本技术的电子枪在减速模式下测量的束径尺寸图；图中：1、电子枪体，2、差分抽气管，3、电极法兰，4、高压Q9头排布板，5、法兰底座，6、差分抽气口，7、真空计接口，8、阴极灯丝，9、压片，10、栅极底座，11、阳极，12、聚焦极，13、偏转机构，14、第一钼片，141-第二钼片，15、第一绝缘垫片，16、第二绝缘垫片，17、第三绝缘垫片，18、枪头，19、外筒。具体实施方式下面结合本技术的具体内容，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术的保护范围。如图1所示，本技术实施例提供一种中高能电子枪，包括：电子枪体、差分抽气管、电极法兰和高压Q9头排布板；其中，所述电极法兰固定设置在所述差分抽气管上，所述高压Q9头排布板固定设置在所述电极法兰后端；所述差分抽气管上还分别设有法兰底座、差分抽气接口和真空计接口；所述电子枪体固定设置在所述法兰底座接口内侧；所述电子枪体包括：外筒，该外筒内从后至前依次固定设置栅极底座、阳极和聚焦极，所述阳极后端伸入到所述栅极底座前端内，所述聚焦极后端伸入到所述阳极前端内，该外筒前端设置枪头，所述枪头内固定设置偏转机构；所述阳极前端设有带通孔的第一钼片，所述聚焦极前端设有带通孔的第二钼片；所述栅极底座、阳极和聚焦极与所述外筒之间均设有绝缘垫片，所述偏转机构与所述枪头之间设有第三绝缘垫片；所述栅极底座为圆筒形，该栅极底座内设有锥形口底座，阴极灯丝通过压片固定安装在所述栅极底座的锥形口底座内，所述栅极底座上远离所述阴极灯丝一端设有一圈楔形圆环；所述高压Q9头排布板经电缆分别与所述电子枪体的栅极底座、阳极、聚焦极、偏转机构和阴极灯丝电气连接。具体的，上述中高能电子枪的差分抽气管上设有法兰底座、差分抽气接口和真空计接口；其中，法兰底座为CF50接口，电子枪体固定在法兰底座接口内侧；电极法兰固定在差分抽气管上，电极法兰为KurtJ.Lesker公司的5000VCF法兰电极，法兰电极上开有三个通孔，高压Q9头排布板通过三个螺线柱固定电极法兰后端；差分抽气接口为DN600快卸法兰；真空计接口为CF35法兰接口；差分抽气管为十字形结构，所述法兰底座与所述电极法兰相对设置，所述差分抽气接口与所述真空计接口相对设置。上述电子枪中，电子枪体如图1至2所示，具体包括：阴极灯丝、压片、栅极底座、阳极、聚焦极、偏转机构、钼片、第一绝缘垫片、第二绝缘垫片、第三绝缘垫片、枪头和外筒；其中，阴极灯丝为ENERGYBEAMSCIENCES公司生产的CL-ISIE/2-10-N型号的钨灯丝；栅极底座为圆筒形，在安装阴极灯丝处设有一锥形口底座，阴极灯丝安装在锥形口底座内并通过压片固定在锥形口底座内，通过控制栅极底座电压可以控制电子束发射，在远离阴极灯丝一端有一圈楔形圆环，用于初步压制发射电子束形状，阴极灯丝接入负高压电源，栅极底座电压稍低于阴极灯丝电压。阳极为双圆筒结构，其后端圆筒的半径小于前端圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中高能电子枪，其特征在于，包括：电子枪体、差分抽气管、电极法兰和高压Q9头排布板；其中，电极法兰固定设置在差分抽气管上，高压Q9头排布板固定设置在电极法兰后端；差分抽气管上还分别设有法兰底座、差分抽气接口和真空计接口；电子枪体固定设置在法兰底座接口内侧；电子枪体包括：外筒，该外筒内从后至前依次固定设置栅极底座、阳极和聚焦极，阳极后端伸入到栅极底座前端内，聚焦极后端伸入到阳极前端内，该外筒前端设置枪头，枪头内固定设置偏转机构；阳极前端设有带通孔的第一钼片，聚焦极前端设有带通孔的第二钼片；栅极底座、阳极和聚焦极与外筒之间均设有绝缘垫片，偏转机构与枪头之间设有第三绝缘垫片；所述栅极底座为圆筒形，该栅极底座内设有锥形口底座，阴极灯丝通过压片固定安装在所述栅极底座的锥形口底座内，所述栅极底座上远离所述阴极灯丝一端设有一圈楔形圆环；高压Q9头排布板经电缆分别与电子枪体的栅极底座、阳极、聚焦极、偏转机构和阴极灯丝电气连接。

【技术特征摘要】
1.一种中高能电子枪，其特征在于，包括：电子枪体、差分抽气管、电极法兰和高压Q9头排布板；其中，电极法兰固定设置在差分抽气管上，高压Q9头排布板固定设置在电极法兰后端；差分抽气管上还分别设有法兰底座、差分抽气接口和真空计接口；电子枪体固定设置在法兰底座接口内侧；电子枪体包括：外筒，该外筒内从后至前依次固定设置栅极底座、阳极和聚焦极，阳极后端伸入到栅极底座前端内，聚焦极后端伸入到阳极前端内，该外筒前端设置枪头，枪头内固定设置偏转机构；阳极前端设有带通孔的第一钼片，聚焦极前端设有带通孔的第二钼片；栅极底座、阳极和聚焦极与外筒之间均设有绝缘垫片，偏转机构与枪头之间设有第三绝缘垫片；所述栅极底座为圆筒形，该栅极底座内设有锥形口底座，阴极灯丝通过压片固定安装在所述栅极底座的锥形口底座内，所述栅极底座上远离所述阴极灯丝一端设有一圈楔形圆环；高压Q9头排布板经电缆分别与电子枪体的栅极底座、阳极、聚焦极、偏转机构和阴极灯丝电气连接。2.根据权利要求1所述的一种中高能电子枪，其特征在于，阳极为双圆筒结构，其后端圆筒的半径小于前端圆筒的半径，该阳极后端小半径圆筒一端伸入到栅极底座内形成渗透电场；该阳极前端大半径圆筒一端内设置带3mm通孔的第一钼片。3.根据权利要求1或2所述的一种中高能电子枪，其特征在于，聚焦极为双圆筒结构，其后端圆筒的半径小于前端圆筒的半径，该聚焦极后端小半径圆筒一端伸入到阳极内；该聚焦极前端大半径圆筒一端内设置带3mm通孔的第二钼片。4.根据权利要求1或2所述的一种中高能电子枪，其特征在于，偏转机构由固定在枪头内壁的四片相...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱林繁，陈昕，徐卫青，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：新型
国别省市：安徽,34