一種冷陰極大功率電子束槍的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子束的發(fā)生裝置，尤其涉及一種冷陰極大功率電子束槍。
【背景技術(shù)】
[0002]電子束槍是一種尚能熱源，是關(guān)系到國(guó)家航空航天、國(guó)防、尖端材料制造等的尚端先進(jìn)技術(shù)，具有重大的戰(zhàn)略價(jià)值，在耐高溫和稀貴材料的加熱、蒸發(fā)、焊接、熔煉、提純等領(lǐng)域具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。
[0003]目前市面上的電子束槍主要有熱陰極電子束槍和冷陰極電子束槍兩種，熱陰極電子束槍采用鎢絲結(jié)構(gòu)，工作過程中電子束槍內(nèi)的器件大多需要加熱到2000°c以上，且槍室必須維持高真空環(huán)境，其故障多、能耗高、制造及使用維護(hù)成本高;而冷陰極電子束槍采用直筒型結(jié)構(gòu)，電子由陰極產(chǎn)生后直接在高壓電場(chǎng)的加速下，經(jīng)聚焦掃描射向物料，由于物料高溫產(chǎn)生的熱輻射直接正對(duì)陰極，導(dǎo)致陰極表面溫度升高，電子發(fā)射不穩(wěn)定，同時(shí)氣氛及產(chǎn)生的飛濺物極易對(duì)槍體造成較大影響，造成工作不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞陰極，而且目前冷陰極電子束槍的工作真空范圍也較窄，限制了冷陰極電子束槍的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可避免物料熱輻射對(duì)陰極產(chǎn)生影響，大大提高電子束槍工作穩(wěn)定性，且應(yīng)用較廣的冷陰極大功率電子束槍。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種冷陰極大功率電子束槍，包括從上至下依次設(shè)置的電極接入組件、氣體電離組件、陽極柵孔管和使出射電子束流發(fā)生偏轉(zhuǎn)的束流偏轉(zhuǎn)導(dǎo)引組件，所述的電極接入組件通過絕緣套與所述的氣體電離組件密封固定，所述的氣體電離組件、所述的陽極柵孔管和所述的束流偏轉(zhuǎn)導(dǎo)引組件依次密封固定，所述的電極接入組件、所述的氣體電離組件、所述的陽極柵孔管和所述的束流偏轉(zhuǎn)導(dǎo)引組件上均設(shè)置有水冷機(jī)構(gòu)。
[0006]所述的電極接入組件包括電極連接座和高壓電極接頭，所述的高壓電極接頭固定連接在所述的電極連接座的上端，所述的絕緣套與所述的電極連接座固定連接，所述的電極接入組件上的水冷機(jī)構(gòu)包括固定設(shè)置在所述的電極連接座上的第一水冷進(jìn)口和第一水冷出口，所述的電極連接座中設(shè)置有軸向的水冷通孔，所述的第一水冷進(jìn)口和所述的第一水冷出口均與所述的水冷通孔相連通的。
[0007]所述的氣體電離組件包括冷陰極和套狀陽極，所述的套狀陽極中設(shè)置有氣體電離室，所述的冷陰極位于所述的氣體電離室中且與所述的套狀陽極同軸設(shè)置，所述的冷陰極密封固定在所述的電極連接座的下端，所述的冷陰極的下端面為內(nèi)凹的弧形，所述的絕緣套與所述的套狀陽極的上端密封固定，所述的套狀陽極的下端與所述的陽極柵孔管同軸密封固定，所述的套狀陽極上固定設(shè)置有與所述的氣體電離室相連通的工作氣體接入口，所述的氣體電離組件上的水冷機(jī)構(gòu)包括固定設(shè)置在所述的套狀陽極上的第二水冷進(jìn)口和第二水冷出口，所述的套狀陽極中設(shè)置有第一水冷環(huán)槽，所述的第二水冷進(jìn)口和所述的第二水冷出口均與所述的第一水冷環(huán)槽相連通。
[0008]所述的冷陰極外套設(shè)有陰極護(hù)套，可減少冷陰極和套狀陽極內(nèi)壁之間的放電，提高冷陰極電子束槍工作的穩(wěn)定性。
[0009]所述的工作氣體為氫氣或氫氧混合氣，所述的氫氣的質(zhì)量占比大于等于90%，該工作氣體由外部獨(dú)立配氣系統(tǒng)供應(yīng)。
[0010]所述的套狀陽極上固定設(shè)置有與所述的氣體電離室相連通的真空測(cè)量接口，所述的真空測(cè)量接口與真空測(cè)量?jī)x相連接，并控制電子束槍的工作氣氛的真空度范圍為0.0OOlPa?1Pa0
[0011]所述的套狀陽極的形狀為筒形。
[0012]所述的陽極柵孔管上的水冷機(jī)構(gòu)包括固定設(shè)置在所述的陽極柵孔管上的第三水冷進(jìn)口和第三水冷出口，所述的陽極柵孔管中設(shè)置有第二水冷環(huán)槽，所述的第三水冷進(jìn)口和所述的第三水冷出口均與所述的第二水冷環(huán)槽相連通。
[0013]所述的束流偏轉(zhuǎn)導(dǎo)引組件包括聚焦偏轉(zhuǎn)部分和掃描部分，所述的聚焦偏轉(zhuǎn)部分包括上段束流管、上聚焦線圈和偏轉(zhuǎn)線圈，所述的陽極柵孔管與所述的上段束流管同軸密封固定，所述的上聚焦線圈和所述的偏轉(zhuǎn)線圈分別固定套設(shè)在所述的上段束流管上，所述的掃描部分包括下段束流管和掃描線圈，所述的下段束流管與所述的上段束流管固定連接，所述的上段束流管的中心軸線和所述的下段束流管的中心軸線的夾角為5?30°，所述的偏轉(zhuǎn)線圈位于所述的上段束流管的下端與所述的下段束流管的交接處，所述的偏轉(zhuǎn)線圈的偏轉(zhuǎn)角度等于所述的上段束流管的中心軸線與所述的下段束流管的中心軸線的夾角角度，所述的掃描線圈固定套設(shè)在所述的下段束流管上，所述的束流偏轉(zhuǎn)導(dǎo)引組件上的水冷機(jī)構(gòu)包括固定設(shè)置在所述的上段束流管或所述的下段束流管上的第四水冷進(jìn)口和第四水冷出口，所述的上段束流管和所述的下段束流管中設(shè)置有第三水冷環(huán)槽，所述的第四水冷進(jìn)口和所述的第四水冷出口與所述的第三水冷環(huán)槽相連通。
[0014]所述的下段束流管上固定套設(shè)有下聚焦線圈，所述的下聚焦線圈位于所述的掃描線圈的上方。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是由于設(shè)置有使出射電子束流發(fā)生偏轉(zhuǎn)的束流偏轉(zhuǎn)導(dǎo)引組件，在工作過程中通過偏轉(zhuǎn)線圈使出射電子束流發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從根本上避免了加熱物料熱輻射對(duì)冷陰極及氣體電離室的干擾和影響，消除了飛濺物、煙氣、灰塵等細(xì)微顆粒的意外放電，大大增加了冷陰極電子束槍的工作穩(wěn)定性，而且由于上段束流管的中心軸線和下段束流管的中心軸線存在夾角，在一定程度上延長(zhǎng)了電子束流在槍內(nèi)的距離，增加了槍內(nèi)環(huán)境的獨(dú)立性;又由于套狀陽極上固定設(shè)置有與氣體電離室相連通的真空測(cè)量接口，真空測(cè)量接口與真空測(cè)量?jī)x相連接，使得電子束槍的工作氣氛的真空度范圍可達(dá)到0.0OOlPa?1Pa，并可通過控制工作氣體的流量來控制電子束槍的功率大小，使得該冷陰極電子束槍可提供O?500kW的穩(wěn)定、連續(xù)大功率的輸出，且應(yīng)用范圍廣;此外，整個(gè)冷陰極電子束槍結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、制造成本低。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0018]實(shí)施例一:如圖所示，一種冷陰極大功率電子束槍，包括從上至下依次設(shè)置的電極接入組件、氣體電離組件、陽極柵孔管I和使出射電子束流發(fā)生偏轉(zhuǎn)的束流偏轉(zhuǎn)導(dǎo)引組件，電極接入組件包括電極連接座2和高壓電極接頭3，高壓電極接頭3固定連接在電極連接座2的上端，電極連接座2中設(shè)置有軸向的水冷通孔21，電極連接座2上固定設(shè)置有與水冷通孔21相連通的第一水冷進(jìn)口 22和第一水冷出口 23，電極連接座2上固定設(shè)置有絕緣套24，氣體電離組件包括冷陰極4和筒形陽極5，筒形陽極5中設(shè)置有氣體電離室51，冷陰極4位于氣體電離室51中且與筒形陽極5同軸設(shè)置，冷陰極4密封固定在電極連接座2的下端，冷陰極4的下端面為內(nèi)凹的弧形，冷陰極4外套設(shè)有陰極護(hù)套41，絕緣套24與筒形陽極5的上端密封固定，筒形陽極5的下端與陽極柵孔管I同軸密封固定，筒形陽極5上固定設(shè)置有分別與氣體電離室51相連通的工作氣體接入口 52和真空測(cè)量接口 53，工作氣體為氫氣或氫氧混合氣，氫氣的質(zhì)量占比大于等于90%，真空測(cè)量接口 53與真空測(cè)量?jī)x(圖中未顯示)相連接，并控制電子束槍的工作氣氛的真空度范圍為0.0OOlPa?10Pa，筒形陽極5中設(shè)置有第一水冷環(huán)槽54，筒形陽極5上固定設(shè)置有與第一水冷環(huán)槽54相連通的第二水冷進(jìn)口 55和第二水冷出口 56，陽極柵孔管I中設(shè)置有第二水冷環(huán)槽11，陽極柵孔管I上固定設(shè)置有與第二水冷環(huán)槽11相連通的第三水冷進(jìn)口 12和第三水冷出口 13;
束流偏轉(zhuǎn)導(dǎo)引組件包括聚焦偏轉(zhuǎn)部分和掃描部分，聚焦偏轉(zhuǎn)部分包括上段束流管6、上聚焦線圈61和偏轉(zhuǎn)線圈62，