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电子枪聚焦过程及束流影响因素研究摘要：本文研究150kV电子枪的束流发生和聚焦过程，利用三维电磁场软件CST中的粒子工作室对电子枪进行建模和。设计的电子型要求束流大小和焦点位置可调，在模拟的基础上深入研究了聚焦及束流控制理论，建立焦点位置与聚焦电流以及束流与偏压的函数关系，为电子枪的设计提供依据。关键词：150kV电子枪，聚焦，束流控制1电子枪束流发生及聚焦模型设计1.1总体设计要求本文研究的电子枪为三极枪，聚与阴极间加一负偏压，使阴极工作于空间电荷限制之下，使整个截面内电流密度比较均匀。通过改变聚的负偏压来调节束流大小，要求束流调节范围为0-100mA。本文研究的电子枪采用静电和磁聚焦，由阴极发出，在阴阳极间高压加速电场作用下被加速，阴阳极间存在聚，聚与阳极间形成的电场对电子束具有会聚作用，使得阴极发出的在加速的过程中同时以锥，这一过程称为静电聚焦。会聚的在穿越阳极依靠惯性继续高速运动，此时没有外加电场或磁场的作用，由于电子间存在静电排斥力，会聚的电子束在继续以惯性行进中将逐渐散开。要使重新聚焦，通常在阳极定位置处安放聚焦线圈，当通过聚焦线圈，会在聚焦线圈产生的磁场作用下重新聚焦，这一过程称为磁聚焦。通过改变聚焦电流来调节焦点位置，要求焦点位置距聚焦线圈中心截面连续可调范围为150-350mm。1.2发生模型设计及静电聚焦原理分析对于三极电子枪，发生部分包括阴极、聚和阳极，这部分实现电子束发生和静电聚焦，是电子枪的主要组成部分。当把阴极加热时，电子的能量逐渐增加，当这个能量达到足以克服阴极金属的逸出功时，电子即逸出阴极表面，在发射面周围形成电子云。如果在电子云上加上一个电场，则电子即被拉出。被拉出去的电子在枪内形成。因此是外加电场、发射面的温度和特性的函数。阴极材料主要用钨和钽，阴极的工作状态有温度限制状态和空间电荷限制状态。在温度限制状态极电子发射的饱和电流密度为JAT