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| 电子枪 |
电子枪是产生、加速及会聚高能量密度电子束流的装置，它发射出具有一定能量、一定束流以及速度和角度的电子束，又称电子注。电子枪的应用有非弹性电子散射和荧光屏发光等等。
简介
在电子枪里，灯丝，一般是钨丝，通电加热后，表面产生大量的热电子，在阳极和阴极之间的高压电场作用下，热电子加速向阳极方向高速移动，并获得很高的动能。其具体速度值取决于加速电压的高低，一般可以达到光速的三分之二左右。在聚焦线圈的作用下可使电子束流聚焦，在导向线圈，又称偏转线圈的作用下可使电子束发生偏转，从而在一定范围内进行扫描。电子枪的工作电压通常在几十到几百千伏之间，为防止高压击穿、束流散射及其能量减损，电子枪的真空度须保持在6.67x10^-2帕以上。灯丝阴极发射电子，阳极对电子加速。调制极位于灯丝与阳极之间，对电子束电流起调节和初聚作用。聚焦极对调制极初聚的电子流进一步聚焦以获得更细的合适束斑。由于聚焦线圈的应用，使直形电子枪可以得到100kW/cm2以上的高能密度，而且易控制调节。因此，所用的大功率电子束应用设备多采用轴向枪。环形枪结构简单、成本低，并能以简单的电源装置工作。枪体由环形灯丝、阳极、阴极、聚焦线圈和偏转线圈等组成。环形灯丝处于负高压，用做热电子发射源，在聚焦极的定向反射和阳极的加速作用下，使电子束会聚于坩埚蒸发源中心。环形枪和直形枪在使用时，高能电子束轰击材料将发射二次电子。
评价
强流电子枪可根据电子注形状分为两类：产生轴对称实心电子注的称为“O”型电子枪，产生片状及管状电子注的称为“M”型电子枪。“O”型电子枪广泛用于大功率电子注加工及冶炼设备中，是得到广泛应用的一种。导流系数的不同会引起设计方法的不同，所以在“O”型枪设计中又区分为低导枪和高导枪两种。在轴向枪中，发射电子束的阴极有两种形式：直热式阴极和间热式阴极。电子束发射后，经阳极加速并在阳极之后形成一定的束腰，而且束腰的直径、位置和束流强度都可以很容易地进行控制。其控制的实质问题是在预定的电子束途径上，确定所需要的电磁场。直热式阴极直热式阴极加工成丝状。而直接通电加热发射电子束。这种情况下灯丝就是阴极。直热式阴极的结构比较简单，但只能用于小功率的电子枪。直热式阴极一般采用纯钨作阴极材料，加热电流直接通过阴极。间热式阴极间热式阴极通常加工成块状，由另一个灯丝对阴极进行间接地加热。这种情况下灯丝与阴极是不同的。间热式阴极的寿命较长，工作性能稳定，通常用于大功率的电子枪中。间热式阴极一般采用敷钍钨、敷氧化物、钪酸盐、六硼化镧阴极，它分为轰击型和加热型两种。间热式轰击型阴极间热式轰击型阴极加热方式是，通过在热子（灯丝）和阴极之间加上几百乃至上千伏的轰击电压，在此电压下，从热子发射的电子轰击阴极，使阴极加热到一定温度后从其表面发射出大量电子来。间热式加热型阴极间热式加热型阴极的化合物层固定在薄壁的底托上（镍管或钼管），底托下面放着耐热绝缘的螺旋钨丝。电流流过灯丝，灯丝烧热阴极，当阴极达到发射电子的温度时，就发射出电子来。材料的选择对电子枪的发射能力和寿命有决定作用。灯丝必须选用熔点高、电阻率大的材料，一般是用钨丝制成的，通过强电流后，灯丝被加热到一千度以上。阴极必须选用逸出功低的材料，阴极表面原子的外层电子，受到一定的热能或电能的激励后，会脱离原子核的束缚越出轨道而成为自由电子。[1]