電子槍是產(chǎn)生、加速及會(huì)聚高能量密度電子束流的裝置，它發(fā)射出具有一定能量、一定束流以及速度和角度的電子束，又稱電子注。電子槍的應(yīng)用有非彈性電子散射和熒光屏發(fā)光等等。

　　在電子槍里，燈絲，一般是鎢絲，通電加熱后，表面產(chǎn)生大量的熱電子，在陽(yáng)極和陰極之間的高壓電場(chǎng)作用下，熱電子加速向陽(yáng)極方向高速移動(dòng)，并獲得很高的動(dòng)能。其具體速度值取決于加速電壓的高低，一般可以達(dá)到光速的三分之二左右。在聚焦線圈的作用下可使電子束流聚焦，在導(dǎo)向線圈，又稱偏轉(zhuǎn)線圈的作用下可使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而在一定范圍內(nèi)進(jìn)行掃描。電子槍的工作電壓通常在幾十到幾百千伏之間，為防止高壓擊穿、束流散射及其能量減損，電子槍的真空度須保持在6.67x10^-2帕以上。

　　電子槍由發(fā)生電子的發(fā)射極(陰極)、聚焦電子束的聚焦極、和加速電子的引出極(陽(yáng)極)三部分組成。電子槍的結(jié)構(gòu)有許多形式。根據(jù)槍體結(jié)構(gòu)不同，可分為軸向電子槍(直形自加速電子槍)、環(huán)形電子槍(靜電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)電子槍)。

　　2020年5月中旬，科研處組織的專家組對(duì)中科院高能所“500kV光陰極直流高壓電子槍實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”進(jìn)行了工藝測(cè)試，項(xiàng)目完成的光陰極電子槍在360kV直流高壓下獲得的實(shí)驗(yàn)束流，束流流強(qiáng)達(dá)到5.2mA。上述指標(biāo)均達(dá)到國(guó)內(nèi)同類裝置的先進(jìn)水平。該電子槍也是高能所首次成功研制的光陰極類型電子槍。

　　光陰極直流高壓電子槍的成功研制，為高能所開展先進(jìn)電子源技術(shù)的研究積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，為未來(lái)開展X射線自由電子激光(XFEL)和基于能量回收型直線加速器(XERL)光源的研究?jī)?chǔ)備了關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)也為先進(jìn)光源技術(shù)研發(fā)與測(cè)試平臺(tái)(PAPS)中將要建設(shè)的采用超導(dǎo)技術(shù)的電子束流試驗(yàn)裝置打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　光陰極直流高壓電子槍

　　光陰極直流高壓電子槍是一種重要的電子源。自由電子激光對(duì)電子束的要求極高,產(chǎn)生高亮度電子束成為應(yīng)用的關(guān)鍵。隨著技術(shù)的進(jìn)步,更多的應(yīng)用裝置需要連續(xù)波電子加速器,同時(shí)要求高平均電流和小的橫向與縱向發(fā)射度,很高電壓的光陰極直流高壓電子槍成為這些裝置電子源的。

　　高平均電流應(yīng)用要求光陰極量子效率高,所需波長(zhǎng)的激光器實(shí)用,這也是選擇光陰極時(shí)必須考慮的問(wèn)題。源自電極結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射電子限制了電子槍的工作電壓和陰極表面的電場(chǎng)強(qiáng)度。電子槍的真空度和離子反轟限制了光陰極的工作壽命。近些年來(lái),在很多技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步,像真空技術(shù)、激光器和大面積電極的場(chǎng)發(fā)射電子的抑制等,給了發(fā)展新一代光陰極直流高壓電子槍希望,可使電子槍工作電壓和陰極面電場(chǎng)強(qiáng)度都超過(guò)現(xiàn)有水平。

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