一种直接加热型六硼化镧热阴极结构及其制作方法

本发明属于热阴极直线等离子体加热，具体涉及一种直接加热型六硼化镧热阴极结构及其制作方法。

背景技术：

1、直线等离子体装置被广泛用于研究聚变反应堆应用中的等离子体与材料相互作用(pmi)。该设备能够在实验室中产生低能高通量的氘/氦等离子体，模拟聚变堆中偏滤器部分的等离子体环境，有助于深入研究聚变堆中的pmi过程。在热阴极等离子体源直线等离子体装置内，常采用六硼化镧作为热阴极，通过给六硼化镧后方的钨丝通电产生焦耳热，间接加热六硼化镧。当六硼化镧达到一定温度时，会释放大量电子，在外加强电场的作用下，电离通入气体产生等离子体。目前传统的加热模式多为间接加热型，即通过钨丝的热辐射间接加热六硼化镧，存在能效低、钨丝受热过程易变形、加热不均匀等问题。

技术实现思路

1、综上所述，本发明的目的在于提供一种直接加热型六硼化镧热阴极结构及其制作方法，简化了六硼化镧加工难度，拐角处用钼电极连接，解决了六硼化镧拐角处易断裂的问题。此外，该新型结构满足了对六硼化镧直接加热的需求，改善了加热不均匀、能效低的问题，可以稳定地、高效率地产生等离子体，对聚变装置设计和半导体器件等离子体刻蚀处理等研究都提供了重要的贡献。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种直接加热型六硼化镧热阴极结构，包括若干立方六硼化镧长块，所述立方六硼化镧长块依次通过钼电极串联连通，所述立方六硼化镧长块为偶数块，并排状呈平面分布。

3、进一步的，首尾的立方六硼化镧长块外端也连接有钼电极。

4、进一步的，所述立方六硼化镧长块与钼电极之间填充石墨片。

5、进一步的，所述立方六硼化镧长块之间由氮化硼绝缘件相隔。

6、进一步的，所述钼电极中空呈半开口块状结构，钼电极上设置有上下贯穿的孔1。

7、进一步的，所述氮化硼绝缘件包括隔断部和连接部，所述连接部对应钼电极孔1处设置有贯穿的孔2，所述隔断部为固定于所述连接部上的绝缘片状结构。

8、所述六硼化镧热阴极结构的制备方法，包括以下步骤：

9、s1、按前述结构制作钼的电极；

10、s2、制作石墨片置于立方六硼化镧长块和钼电极之间；石墨片既有导电的作用，也有限位的作用。

11、s3、组装：钼螺丝穿过钼电极，将石墨片、六硼化镧和绝缘件位置固定。绝缘片即有隔离绝缘的作用，也有限位作用，避免机械振动导致两块相连的立方六硼化镧长块移位。

12、进一步的，步骤s3固定的具体操作为用钼螺丝通过钼电极上的孔1和连接部上的孔2将所述六硼化镧热阴极结构固定，所述隔断部位于六硼化镧长块之间。

13、本发明的有益效果在于：

14、1、本发明的直接加热型六硼化镧热阴极结构，电流通过第一个六硼化镧块，经过石墨片到钼的电极，到第二根六硼化镧块，以此类推，电流以串联的方式通过所有六硼化镧块，该结构电阻大，显著提高了热效率。该结构体空间结构紧凑，单位空间内的电子产生率高，有效提高了电子密度。

15、2、六硼化镧块通过钼的电极实现180°拐弯，避免了六硼化镧在拐弯处断裂的问题，且本装置结构稳定，导电效果好。

技术特征：

1.一种直接加热型六硼化镧热阴极结构，其特征在于，包括若干立方六硼化镧长块，所述立方六硼化镧长块依次通过钼电极串联连通，所述立方六硼化镧长块为偶数块，并排状呈平面分布。

2.如权利要求1所述的六硼化镧热阴极结构，其特征在于，首尾的立方六硼化镧长块外端也连接有钼电极。

3.如权利要求1所述的六硼化镧热阴极结构，其特征在于，所述立方六硼化镧长块与钼电极之间填充石墨片。

4.如权利要求1所述的六硼化镧热阴极结构，其特征在于，所述立方六硼化镧长块之间由氮化硼绝缘件相隔。

5.如权利要求1所述的六硼化镧热阴极结构，其特征在于，所述钼电极中空呈半开口块状结构，钼电极上设置有上下贯穿的孔1。

6.如权利要求1所述的六硼化镧热阴极结构，其特征在于，所述氮化硼绝缘件包括隔断部和连接部，所述连接部对应钼电极孔1处设置有贯穿的孔2，所述隔断部为固定于所述连接部上的绝缘片状结构。

7.所述六硼化镧热阴极结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述六硼化镧热阴极结构的制备方法，其特征在于，步骤s3固定的具体操作为用钼螺丝通过钼电极上的孔1和连接部上的孔2将所述六硼化镧热阴极结构固定。

技术总结
本发明涉及一种直接加热型六硼化镧热阴极结构及其制作方法，包括若干立方六硼化镧长块，所述立方六硼化镧长块依次通过钼电极串联连通，所述立方六硼化镧长块为偶数块，并排状呈平面分布，所述立方六硼化镧长块与钼电极之间填充石墨片，所述立方六硼化镧长块之间由氮化硼绝缘件相隔，本发明的直接加热型六硼化镧热阴极结构，电流通过第一个六硼化镧块，经过石墨片到钼的电极，到第二根六硼化镧块，以此类推，电流以串联的方式通过所有六硼化镧块，该结构电阻大，显著提高了热效率。该结构体空间结构紧凑，单位空间内的电子产生率高，有效提高了电子密度。六硼化镧块通过钼的电极实现180°拐弯，避免了六硼化镧在拐弯处断裂的问题。

技术研发人员：程龙,尹皓,张梦琦,彭加官,袁悦,吕广宏
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22