[發(fā)明專利]一種600kw氣體放電電子槍及其使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210555434.9
• 申請(qǐng)日: 2012-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103887131A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫照富;尹中榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號(hào): H01J37/077
• 分類號(hào): H01J37/077;H01J37/065;H01J37/147;H01J37/141
• 代理公司: 北京北新智誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 朱麗華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電子束熔煉爐電子槍，尤指一種通過(guò)輝光放電原理而引束的最大功率可達(dá)600kw氣體放電電子槍及使用方法。

背景技術(shù)

電子槍是加速電子轟擊靶材的一種裝置，它發(fā)射出具有一定能量、一定束流以及速度和角度的電子束，該電子束通過(guò)電子光路系統(tǒng)的聚焦、偏轉(zhuǎn)和掃描后形成預(yù)先設(shè)定的圖形。大功率的電子槍多用于熔煉設(shè)備，主要用于W、Mo、Ta、Nb等難熔金屬以及光伏產(chǎn)業(yè)的多晶硅除磷的提純中。

傳統(tǒng)的電子束熔煉用電子槍均是采用熱陰極電子槍，其結(jié)構(gòu)構(gòu)成一般是：1.首先需要具有陰極、陽(yáng)極和燈絲，為此需配設(shè)三根電控用電纜線及其相應(yīng)的控制系統(tǒng)；2.為保證高真空度，要單獨(dú)配置分子泵+旋片泵機(jī)組的兩套真空系統(tǒng)；3.真空室內(nèi)放置至少兩套聚焦磁透鏡及其聚焦磁透鏡線圈及偏轉(zhuǎn)掃描線圈，并均配裝冷卻水套。其工作原理和操作方法是：在槍室達(dá)到高真空狀態(tài)時(shí)，首先對(duì)電子槍燈絲加熱至某一溫度，然后通過(guò)對(duì)電子槍的陰極和燈絲之間加上一定的靜電場(chǎng)，致使燈絲上的電子溢出對(duì)電子槍的陰極加熱；同樣的道理，當(dāng)電子槍陰極被加熱至某一溫度時(shí)，在電子槍的陰極和陽(yáng)極之間加以高壓靜電場(chǎng)，電子槍的槍芯就會(huì)引出熔煉需要的高能電子束，然后電子束通過(guò)電子光路系統(tǒng)控制管理后直接轟擊到物料上，進(jìn)而完成對(duì)物料的熔煉。電子束的功率大小需要根據(jù)實(shí)際的熔煉情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，熱陰極電子槍功率的大小調(diào)節(jié)方法一般均是先調(diào)節(jié)主高壓，然后再調(diào)節(jié)副高壓，最后調(diào)節(jié)燈絲電流；或者前三者的調(diào)節(jié)順序互換，經(jīng)常要反復(fù)的調(diào)節(jié)這三個(gè)參數(shù)以滿足所需要功率大小的要求。

從熱陰極電子槍的工作原理功率的調(diào)節(jié)上即可看出，這種電子槍要正常工作需要以下幾項(xiàng)條件，一是高真空；二是需要燈絲電源、副高壓電源和主高壓電源；三是需要操作員工有較高的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)。以上三個(gè)基本的前提條件決定了電子槍系統(tǒng)需要配置高真空抽氣系統(tǒng)，燈絲變壓器、副高壓變壓器等電源系統(tǒng)等裝置設(shè)備以及較有經(jīng)驗(yàn)的操作員工。因此，熱陰極電子槍結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求較高，配制輔助設(shè)備較多，對(duì)操作人員的技能、經(jīng)驗(yàn)要求高，相應(yīng)的制造和使用成本較高。

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，目前配置使用熱陰極電子槍的設(shè)備所生產(chǎn)的產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力有所下滑，針對(duì)這種狀況，本發(fā)明人一直在致力于研制和開(kāi)發(fā)可節(jié)省制造和使用成本的體積較小的氣體放電冷陰極電子槍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種600kw氣體放電電子槍，其能夠大大降低制造和使用成本，操作簡(jiǎn)單，工作強(qiáng)度低且工作效率高。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案：

一種600kw的氣體放電電子槍，包括有上部的槍罩、中部的槍體和底部的槍底座；中部的槍體中具有一電子槍芯及與槍芯一起工作而形成電子束的陽(yáng)極；陽(yáng)極下方是依次裝在槍底座上的聚焦線圈和偏轉(zhuǎn)掃描線圈，并配設(shè)有聚焦磁透鏡；所述的電子槍槍芯、陽(yáng)極、聚焦線圈和偏轉(zhuǎn)掃描線圈均配設(shè)冷卻水路；

所述中部的槍體由一裝在槍罩下的大筒體及內(nèi)置于大筒體內(nèi)可形成輝光放電的冷陰極筒組合構(gòu)成，冷陰極筒內(nèi)置有陰極電子槍芯,該冷陰極電子槍芯由單體陰極塊構(gòu)成，該單體陰極塊通過(guò)一根電纜外接控制系統(tǒng)，在電子槍芯與陽(yáng)極的周圍形成有一個(gè)密閉氣室；配設(shè)一開(kāi)環(huán)控制的充氣系統(tǒng),該充氣系統(tǒng)可向密閉氣室中充入氫氣和氧氣；在冷陰極筒上方裝有陰極塊的封閉冷卻水單元裝置和固定冷陰極電子槍芯的密封固定件。

所述600kw的氣體放電電子槍中，所述陽(yáng)極的冷卻水路緊鄰該密閉氣室，在該冷卻水路中配設(shè)一可監(jiān)控該開(kāi)環(huán)控制充氣系統(tǒng)的充氣量及其充氣比例的熱電偶。

所述600kw的氣體放電電子槍中，所述密閉氣室中通入的氫氣和氧氣中，氫氣至少為95%，其余為氧氣。

所述600kw的氣體放電電子槍中，保持冷陰極筒內(nèi)的環(huán)境壓力為0.1～15Pa。

所述600kw的氣體放電電子槍中，在聚焦和偏轉(zhuǎn)掃描線圈的中心為真空細(xì)筒，該真空細(xì)筒同時(shí)裝有可對(duì)聚焦線圈和偏轉(zhuǎn)掃描線圈進(jìn)行冷卻的水。

所述600kw的氣體放電電子槍中，在冷陰極筒的周圍裝有防放電的不銹鋼環(huán)。

所述600kw的氣體放電電子槍中，所述陰極塊的封閉冷卻水單元裝置是盤設(shè)在槍罩內(nèi)的若干圈冷卻水管。

所述600kw的氣體放電電子槍中，只配設(shè)一套聚焦磁透鏡及配套的一組聚焦磁透鏡線圈和偏轉(zhuǎn)掃描線圈。

所述600kw的氣體放電電子槍的聚焦磁透鏡線圈及偏轉(zhuǎn)掃描線圈均放在真空外，且加有水套。

本發(fā)明的另一目的是提供一種600kw氣體放電電子槍的使用方法，其在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低的條件下最大的工作功率仍可達(dá)600kw，且能夠穩(wěn)定工作。