高能所“500kV光阴极直流高压电子枪实验平台”通过专家组工艺测试

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。

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。

电子枪由发生电子的发射极(阴极)、聚焦电子束的聚焦极、和加速电子的引出极(阳极)三部分组成。电子枪 的 结 构有许多形式。根据枪体结构不同，可分为轴向电子枪(直形自加速电子枪)、环形电子枪(静电场偏转电子枪)。

2020年5月中旬，科研处组织的专家组对中科院高能所“500kV光阴极直流高压电子枪实验平台”进行了工艺测试，项目完成的光阴极电子枪在360kV直流高压下获得的实验束流，束流流强达到5.2mA。上述指标均达到国内同类装置的先进水平。该电子枪也是高能所首次成功研制的光阴极类型电子枪。

光阴极直流高压电子枪的成功研制，为高能所开展先进电子源技术的研究积累了宝贵经验，为未来开展X射线自由电子激光(XFEL)和基于能量回收型直线加速器(XERL)光源的研究储备了关键技术，同时也为先进光源技术研发与测试平台(PAPS)中将要建设的采用超导技术的电子束流试验装置打下了坚实的基础。

光阴极直流高压电子枪

光阴极直流高压电子枪是一种重要的电子源。自由电子激光对电子束的要求极高,产生高亮度电子束成为应用的关键。随着技术的进步,更多的应用装置需要连续波电子加速器,同时要求高平均电流和小的横向与纵向发射度,很高电压的光阴极直流高压电子枪成为这些装置电子源的。

高平均电流应用要求光阴极量子效率高,所需波长的激光器实用,这也是选择光阴极时必须考虑的问题。源自电极结构的场发射电子限制了电子枪的工作电压和阴极表面的电场强度。电子枪的真空度和离子反轰限制了光阴极的工作寿命。近些年来,在很多技术领域的进步,像真空技术、激光器和大面积电极的场发射电子的抑制等,给了发展新一代光阴极直流高压电子枪希望,可使电子枪工作电压和阴极面电场强度都超过现有水平。

新闻来源：中国科学院高能物理研究所

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