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電子槍是產(chǎn)生、加速和聚焦高能量密度電子束的裝置。它發(fā)射出具有一定能量、一定光束、速度和角度的電子束,又稱電子束。電子槍的應(yīng)用包括非彈性電子散射和熒光屏。
在電子槍中,燈絲,通常是鎢絲,被電加熱,在表面產(chǎn)生大量熱離子電子。在陽極和陰極之間的高壓電場的作用下,熱電子被加速向陽極高速移動,獲得高動能。具體速度值取決于加速電壓,一般可以達到光速的三分之二左右。在聚焦線圈的作用下,電子束可以被聚焦,在導(dǎo)引線圈(又稱偏轉(zhuǎn)線圈)的作用下,電子束可以在一定范圍內(nèi)偏轉(zhuǎn)掃描。電子槍的工作電壓通常在幾十到幾百千伏之間。為了防止高壓擊穿、電子束散射和能量損失,電子槍的真空度必須保持在6.67x10-2Pa以上。
電子槍有多種形式。根據(jù)電子槍結(jié)構(gòu)的不同,可分為軸向電子槍(直線自加速電子槍)和環(huán)形電子槍(靜電場偏轉(zhuǎn)電子槍)。讓我們在下面簡要介紹一下。
1、軸向電子槍
陰極發(fā)射電子,陽極加速電子。 調(diào)制電極位于燈絲和陽極之間,用于調(diào)節(jié)和初始聚焦束電流。聚焦電極進一步聚焦調(diào)制電極收集的電子流,以獲得更精細的合適束斑。由于聚焦線圈的應(yīng)用,線性電子槍可以達到100 kW/cm2以上的高能量密度,并且易于控制和調(diào)整。因此,大多數(shù)使用的高功率電子束應(yīng)用是軸向電子槍。
2、環(huán)形電子槍
該環(huán)形電子槍結(jié)構(gòu)簡單,成本低,可以與簡單的電源裝置一起工作。電子槍由環(huán)形燈絲、陽極、陰極、聚焦線圈和偏轉(zhuǎn)線圈組成。環(huán)形燈絲處于負高壓并用作熱電子發(fā)射源。在聚焦電極的定向反射和陽極的加速作用下,電子束在坩堝蒸發(fā)源的中心會聚。當(dāng)使用環(huán)形電子槍時,被高能電子束轟擊的材料會發(fā)射出二次電子。
3、大電流軸向電子槍
軸流電子槍有一系列優(yōu)點,大大延長了電子槍的壽命,因此在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。大電流電子槍根據(jù)電子束的形狀可分為兩種:產(chǎn)生軸對稱固體電子束的“O”型電子槍和產(chǎn)生片狀和管狀電子束的“M”型電子槍?!癘”型電子槍廣泛用于大功率電子束加工和冶煉設(shè)備,是一種應(yīng)用廣泛的電子槍。不同的電導(dǎo)率會導(dǎo)致不同的設(shè)計方法,因此“O”型電子槍的設(shè)計可分為低導(dǎo)槍和高導(dǎo)槍兩種。