阴极部件及大束流帘式加速器

技术领域

本发明涉及一种阴极部件及大束流帘式加速器。

背景技术

电子帘加速器作为一种大功率工业用低能电子加速器，能量范围一般在100～300keV，因引出帘状电子束而得名。其结构简单小巧、辐照防护简便、可直接安装在生产线上，有着良好工业应用前景。阴极部件作为电子帘加速器的核心部件，集中体现了该设备的性能。目前电子帘加速器所用的阴极部件大都适用于束流较小的场合，在国内应用在大束流场合的阴极部件尚处于空白阶段。随着固化应用方面不断拓宽，对电子帘出束要求越来越高，目前国内市场上所存在的阴极部件结构已经无法满足大电流帘式加速器的需求。

目前在小束流电子帘方面的阴极部件常采用单灯丝结构和格栅的组合，之后以两端固定的方式将其置于钢桶内部。由于出束小采用单灯丝结构的阴极部件中灯丝长度也短，由于灯丝自身重力所造成的下垂弧度也较小，因而所造成的束流不均匀度也将在标准范围内对设备的影响不大。但是在大束流方向上阴极部件的这种结构设计往往不可行，需要着重考虑阴极部件的束流不均匀度。

有鉴于此，有必要对现有的阴极部件予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阴极部件，以解决现有阴极部件因灯丝自身重力导致束流不均匀度容易超出标准范围的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种阴极部件，所述阴极部件包括沿水平方向延伸的第一支撑板和第二支撑板、设置在所述第一支撑板和第二支撑板上的多个灯丝支撑架、连接所述第一支撑板和所述第二支撑板上的灯丝支撑架的多个灯丝支撑架的多个灯丝，所述第一支撑板上的灯丝支撑架电性连接，所述第二支撑板上的灯丝支撑架电性连接，多个所述灯丝并联。

作为本发明的进一步改进，多个所述灯丝平行设置。

作为本发明的进一步改进，所述第一支撑板和所述第二支撑板上均设有与所述灯丝支撑架电性连接的线簧接触插头。

作为本发明的进一步改进，所述第一支撑板和第二支撑板均包括沿水平方向延伸的第一支撑部和沿竖直方向延伸的第二支撑部，所述灯丝支撑架设置在所述第一支撑部的一端，所述第二支撑部自所述第一支撑部的另一端沿竖直方向延伸。

作为本发明的进一步改进，所述阴极部件还包括与所述第一支撑板及第二支撑板间隔设置的第三支撑板、连接在所述第三支撑板与所述第一支撑板和第二支撑板之间的绝缘连接部。

作为本发明的进一步改进，所述绝缘连接部抵持在所述第三支撑板和所述第二支撑部之间，所述灯丝支撑架设置在远离所述第三支撑板的一端。

作为本发明的进一步改进，所述阴极部件还包括用以收容所述第一支撑板、第二支撑板和第三支撑板的阴极筒，所述第三支撑板上设置有轴承，所述阴极筒设置有用以与所述轴承配合的导轨，所述导轨沿水平方向延伸。

作为本发明的进一步改进，所述阴极部件还包括设置在所述阴极筒内的用以产生电磁的第一栅极和第二栅极，所述第一栅极、第二栅极以及所述灯丝组成的平面平行。

作为本发明的进一步改进，所述阴极部件还包括同轴设置在所述阴极筒外侧的钢桶、用以固定连接所述钢桶和所述阴极筒的连接件。

作为本发明的进一步改进，所述连接件沿轴向固定连接在所述阴极筒和所述钢桶之间。

本发明还提供一种大束流帘式加速器，所述大束流帘式加速器包括如上述的阴极部件。

本发明的有益效果是：本发明的大束流帘式加速器及阴极部件，通过设置多个并联的灯丝，解决了束流不均匀度的问题的同时又在一定程度上增大了束流，填补了国内在低能大束流电子帘方面阴极部件的设计空白。

附图说明

图1是本发明的阴极部件的结构示意图；

图2是本发明的阴极部件的侧面剖面结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1至图2所示，本发明的大束流帘式加速器包括阴极部件100。

所述阴极部件100包括沿水平方向延伸的第一支撑板1和第二支撑板2、设置在所述第一支撑板1和第二支撑板2上的多个灯丝支撑架3、连接所述第一支撑板1和所述第二支撑板2上的灯丝支撑架3的多个灯丝支撑架3的多个灯丝4、与所述第一支撑板1及第二支撑板2间隔设置的第三支撑板5、连接在所述第三支撑板5与所述第一支撑板1和第二支撑板2之间的绝缘连接部6、用以收容所述第一支撑板1、第二支撑板2和第三支撑板5的阴极筒7、设置在所述阴极筒7内的用以产生电磁的第一栅极8和第二栅极9、同轴设置在所述阴极筒7外侧的钢桶10、用以固定连接所述钢桶10和所述阴极筒7的连接件11。

所述阴极筒7上设有引出窗71，所述第一栅极8和第二栅极9设置在靠近所述引出窗71设置。

所述第一支撑板1和所述第二支撑板2上均设有与所述灯丝支撑架3电性连接的线簧接触插头21。所述第一支撑板1上的灯丝支撑架3电性连接，所述第二支撑板2上的灯丝支撑架3电性连接。

本实施例中，所述第一支撑板1和所述第二支撑板2的长度相等，且所述第一支撑板1和所述第二支撑板2上的灯丝支撑架3数量相等，相邻两个所述灯丝支撑架3之间的距离相等。所述第一支撑板1上的灯丝支撑架3，在所述第二支撑板2上均有一个灯丝支撑架3与之位于同一竖直方向上，从而使得每一所述灯丝4均沿竖直方向延伸。

多个所述灯丝4均与所述线簧接触插头21电性连接，从而使得多个所述灯丝4并联，并且多个所述灯丝4平行设置，且位于同一平面。本实施例中，所述第一支撑板1和第二支撑板2采用导电材料制得，以使得多个灯丝支撑架3相互导通。

所述第一支撑板1和第二支撑板2均包括沿水平方向延伸的第一支撑部22和沿竖直方向延伸的第二支撑部23，所述灯丝支撑架3设置在所述第一支撑部22的一端，所述第二支撑部23自所述第一支撑部22的另一端沿竖直方向延伸。两个所述第二支撑部23沿竖直方向间隔设置，以使得所述第三支撑板5暴露。

所述绝缘连接部6抵持在所述第三支撑板5和所述第二支撑部23之间，所述灯丝支撑架3设置在远离所述第三支撑板5的一端。所述绝缘连接部6采用绝缘材料制得，以隔绝所述第三支撑板5与第一支撑板1及第二支撑板2，防止第三支撑板5与第一支撑板1或者第二支撑板2上的灯丝支撑架3导通。

所述第三支撑板5上设置有轴承51，所述阴极筒7设置有用以与所述轴承51配合的导轨72，所述导轨72沿水平方向延伸。本实施例中，所述轴承51设置在所述第三支撑板5的上下两侧和沿水平方向的两端，使得所述第三支撑板5可以带动第一支撑板1、第二支撑板2和灯丝4相对所述阴极筒7可移动，以使得灯丝4与所述引出窗71对中。在其他实施例中，也可以采用直接螺栓固定或者更换其他固定方式。

所述连接件11沿轴向固定连接在所述阴极筒7和所述钢桶10之间，所述连接件11呈圆台状。所述连接件11作为支撑点将阴极筒7以单端悬臂方式固定在钢桶10里面并与钢桶10截面同心固定。单端固定方式应用在大束流帘式加速器上能有效节约设备体积，加深设备与产业线的嵌入程度。同时单端固定方式不仅减小了钢桶10内壁的结构复杂度而且增大了光滑度，有利于钢桶10的抽真空以及减小内部打火现象的发生。

所述第一栅极8、第二栅极9以及所述灯丝4组成的平面平行，其中，所述第一栅极8设置在靠近所述灯丝4的一侧，所述第二栅极9设置在靠近所述引出窗71的一侧。当所述阴极部件100工作时，电源输送过来大电流通过线簧接触插头21两极分别进入到第一支撑板1和第二支撑板2上，因为所述第一支撑板1和所述第二支撑板2与灯丝支撑架3导通，因此电流最终将流到多根并联的灯丝4上。电流加热灯丝4使得表面电子得到的能量大于逸出功，电子挣脱束缚由第一栅极8和第二栅极9产生的电场引出到加速电场中进行加速，最后经由引出窗71辐照到物体上。

由多根短灯丝4竖直并联组成的电子枪，可以避免了灯丝4在水平方向的下垂，有效提高了束流不均匀度。且并联的灯丝4可承受大电流输入，极大提高了束流的输出效率，经测定该设备最大可输出520mA束流。

本发明的大束流帘式加速器及阴极部件100，通过设置多个并联的灯丝4，解决了束流不均匀度的问题的同时又在一定程度上增大了束流，填补了国内在低能大束流电子帘方面阴极部件的设计空白；单端固定方式来固定阴极部件100，极大的缩减了体积，减小了钢桶10内壁的结构复杂度，增大了光滑度，有利于钢桶10的抽真空以及减小内部打火现象的发生。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。