一种准宏观冷场发射电子枪及其制造方法与流程

技术特征：
1.一种准宏观冷场发射电子枪，其特征在于：含有灯丝器件和电子枪基座，其中灯丝器件含有冷阴极灯丝和导电毛细管，冷阴极灯丝穿入导电毛细管的一端后通过压槽装置压接，导电毛细管的另一端连接电子枪基座，冷阴极灯丝的末端为电子发射端。2.根据权利要求1所述的准宏观冷场发射电子枪，其特征在于：所述导电毛细管插接或卡接在电子枪基座上。3.根据权利要求1所述的准宏观冷场发射电子枪，其特征在于：所述冷阴极灯丝的尺寸属于准宏观尺度，准宏观尺度特指至少一个维度具有宏观特征，宏观长度尺寸在100毫米以上，至少一个维度具有微观特征，微观直径尺寸在100～102微米内；冷阴极灯丝的材质包括准宏观碳纤维、碳纳米管束、六硼化镧、六硼化铈或钨单晶，其中准宏观碳纤维的末端为半球形，碳纳米管束的末端为整齐端面，六硼化镧、六硼化铈或钨单晶的末端为尖端。4.根据权利要求1所述的准宏观冷场发射电子枪，其特征在于：所述压槽装置含有相对接触的两个夹持臂，两个夹持臂一端相对的接触面为彼此吻合的平面或波浪状曲面，两个夹持臂另一端为中部互相铰接的自由端或彼此一体连接的自由端。5.一种准宏观冷场发射电子枪及其制造方法，其特征在于：含有以下步骤，步骤一、选取导电毛细管：步骤二、切割导电毛细管；步骤三、清洗导电毛细管；步骤四、选取准宏观碳纤维灯丝；步骤五、初步穿插固定准宏观碳纤维灯丝；步骤六、定型准宏观碳纤维灯丝器件。6.根据权利要求3所述的准宏观冷场发射电子枪及其制造方法，其特征在于：所述步骤一中选取管径小、壁薄和质软的导电毛细管，其材料为铜、铝、铁、金、银或镍；步骤二中采用割管器将导电毛细管切割成长度合适的小段并进行打磨抛光处理，确保切口为规则圆形，切口处光滑无毛刺。7.根据权利要求3所述的准宏观冷场发射电子枪及其制造方法，其特征在于：所述步骤三中先将导电毛细管放入适量的无水酒精和丙酮的混合液中超声清洗10～30分钟，两者混合比例为1:1，取出后在去离子水中超声清洗5～15分钟，取出并放入稀盐酸中酸洗3～5分钟，再用去离子水洗净之后取出，最后将其干燥。8.根据权利要求3所述的准宏观冷场发射电子枪及其制造方法，其特征在于：所述步骤四中选取单根准宏观碳纤维，在显微镜下观察其形态及尺寸，剔除形态有缺陷的准宏观碳纤维后，将长度和直径比符合制造特征、纤体较直、表面平滑和顶端呈半球状的准宏观碳纤维单根保管备用。9.根据权利要求3所述的准宏观冷场发射电子枪及其制造方法，其特征在于：所述步骤五中将准宏观碳纤维及导电毛细管安放到三维移动操作平台，并用工具将准宏观碳纤维灯丝穿入导电毛细管，首先将微纳操作系统中的微型夹持探针安装在由压电马达驱动的线性平台组成的高精度三维显微操作平台上，导电毛细管固定在操作平台基座上；其次将前述步骤得到的准宏观碳纤维夹持在微型夹持探针上，手动控制模式下，设置遥杆步进位移，操作摇杆对微型夹持探针及平台进行三轴方向位移操作，精准控制夹具，使准宏观碳纤维准确无误的穿插到导电毛细管中。
10.根据权利要求3所述的准宏观冷场发射电子枪及其制造方法，其特征在于：所述步骤六中采用“压制”式形变操作对已穿入准宏观碳纤维灯丝材料的导电毛细管的预定部位施加压力，使其产生形变，从而对准宏观碳纤维起到固定作用，并确保准宏观碳纤维和导电毛细管之间电连接可靠；对于颈部为圆形的细颈式压接，可将导电毛细管尾端固定在旋转装置上，在压接过程中令导电毛细管同时处于旋转状态；采用“弯曲”式形变操作时，导电毛细管无需旋转，仅对已插入准宏观碳纤维灯丝材料的导电毛细管进行波浪状“弯曲”形变操作处理即可，依靠导电毛细管的塑性形变准宏观碳纤维自身形态的弹性保持形成两者之间的弹性接触，确保可靠电连接。

技术总结
本发明公开了一种准宏观冷场发射电子枪及其制造方法，改善了准宏观冷场发射材料须器件化的问题。该发明含有灯丝器件和电子枪基座，其中灯丝器件含有冷阴极灯丝和导电毛细管，冷阴极灯丝穿入导电毛细管的一端后通过压槽装置压接，导电毛细管的另一端连接电子枪基座，冷阴极灯丝的末端为电子发射端。通过选取、切割和清洗导电毛细管，选取准宏观碳纤维灯丝，初步穿插固定准宏观碳纤维灯丝，定型准宏观碳纤维灯丝器件。该技术通过准宏观碳纤维与金属管的同轴嵌套及压制形变，采用非焊接的电连接方式，避免了因碳纤维与金属之间润湿性差，焊接过程不易形成可靠电连接的问题，也避免了高温焊接时，焊料对灯丝的损伤和污染。焊料对灯丝的损伤和污染。焊料对灯丝的损伤和污染。


技术研发人员：曾凡光 郑亚娟 姜明 李明玉 杨鹏 闫臻 董子华 赵梦圆 李倩倩 马伟超 麻华丽 唐召军 李艳 许坤 付林杰
受保护的技术使用者：郑州航空工业管理学院
技术研发日：2021.10.28
技术公布日：2022/1/28