[實用新型]一種電子束轟擊爐專用電子槍

有效

• 申請號: 201320680394.0
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN203562389U
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 韋壽祺;劉志杰;蘇振源;陳敘;黎明;李雪嬌;崔九喜
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H01J37/065
• 分類號: H01J37/065;H01J37/305
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術領域

本實用新型涉及電子束加工設備領域，具體涉及一種電子束轟擊爐專用電子槍。

背景技術

電子束轟擊爐電子槍常采用軸對稱的皮爾斯電子槍結構，其陰極發射電子束流受溫度限制狀態和空間電荷限制狀態制約。在溫度限制狀態下陰極發射的飽和電子束流密度由式決定，式中i_s為陰極發射的飽和電子束流密度，A₀為理查遜常數，T為陰極的熱力學溫度，k為玻耳茲曼常數，為陰極材料逸出功。在空間電荷限制狀態下，在某一陰極溫度下，陰極發射的電子束流密度由式決定，式中i_sp為在空間電荷限制下陰陽極間的電子束流密度，d為陰陽極間距，E_a為加速電壓，且i_sp<i_s。由于電子槍中陰極與聚束極等電位，那么陰極的有效發射面積與聚束極的膜孔直徑有關。因此陰極發射電子束流與陰極材料的、陰極工作溫度T、陰陽極間加速電壓E_a、陰陽極間距d和聚束極的膜孔直徑d_b有關，其中、d和d_b在工作中是不可變的，且E_a一般控制在某一個穩定值。可見，要改變電子束轟擊爐電子槍的電子束流大小，只能通過改變陰極加熱功率來改變陰極溫度T。為了獲得穩定的電子束流，電子束轟擊爐電子槍需采用負反饋的控制策略。這種電子槍的缺點是電子束流的控制只能控制其平均值，且時間常數較大，電子束瞬變時有可能導致電子槍的束通率下降而影響電子槍壽命。如果把陰極和聚束極分開，采用改變柵偏電壓Eb來改變陰極的有效發射面積的方法來控制電子束流，雖可以部分改善電子束瞬變的束通率，但柵偏電壓E_b降低了陰極的發射能力，將增加陰極的工作溫度，從而降低陰極壽命。為了解決電子槍束通率與陰極壽命之間的矛盾，有必要對電子槍的結構進行改進。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種電子束轟擊爐專用電子槍，其能夠抑制電子束流瞬變的電子槍，從而提高電子槍的束通率。

為解決上述問題，本實用新型是通過以下方案實現的：

一種電子束轟擊爐專用電子槍，主要由電子槍外殼、以及設置電子槍外殼中的燈絲、陰極和聚束極組件，陽極，聚束極電極，燈絲首端電極，燈絲末端電極，陰極電極，電抗器，絕緣組件，絕緣冷卻油和高壓電纜引出頭組成。其中所述燈絲首端電極和燈絲末端電極通過固定在電子槍外殼上的高壓電纜引出頭引出并經由高壓電纜分別接至燈絲電源的兩極。所述聚束極電極和陰極電極通過固定在電子槍外殼上的高壓電纜引出頭引出并經由高壓電纜分別接至加速電源的負極和轟擊電源正極。加速電源的正極與大地、電子槍外殼、陽極和工件相接。轟擊電源負極與燈絲電源的任一極相接。所述電抗器由鐵芯和繞制在該鐵芯上的繞組所構成。電抗器浸沒在絕緣冷卻油中。電抗器繞組首端與聚束極電極相接；電抗器繞組末端與陰極電極相接。

上述方案中，所述電抗器的鐵芯采用環形非晶態高頻磁性材料制成。

所述電抗器的作用是：當電子槍發射電子束時，電子束流方向為加速電源的正極→工件→陰極→陰極的電極→電抗器繞組末端→電抗器繞組→電抗器繞組首端→聚束極的電極→高壓電纜→加速電源的負極形成回路，電子束流流經電抗器時，如果發生變化將產生壓降的電感量，I_e電子束流），此電壓U_e將施加至陰極與聚束極間，對電子束流形成一個快速局部負反饋作用，達到抑制電子束流瞬時波動的目的。電子束流I_e的直流成分通過電抗器不產生壓降，陰極與聚束極直流等電位，電抗器對陰極的平均發射能力不產生影響。

與現有技術相比，本實用新型所設計的電子槍的陰極和聚束極間在電氣上不直接連接，而是通過一電抗器進行連接，這樣能夠利用電抗器抑制電子束流的動態分量，提高電子束流的平穩性和電子槍的束通率，但又不增加陰極工作溫度，即不降低陰極的壽命。

附圖說明

圖1為電子槍結構及其高壓電極接線示意圖。圖中標記：1、燈絲、陰極和聚束極組件；2、陽極；3、聚束極電極；4、燈絲首端電極；5、燈絲末端電極；6、陰極電極；7、電抗器；8、電子槍外殼；9、絕緣組件；10、絕緣冷卻油；11、高壓電纜引出頭；12、高壓電纜；13、轟擊電源；14、燈絲電源；15、加速電源。

圖2為圖1中電抗器結構示意圖。圖中標記：71、鐵芯；72、繞組；73、繞組首端；74、繞組末端。

具體實施方式