[發明專利]高電壓冷陰極氣體放電電子槍的電源裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201410799769.4
• 申請日: 2014-12-19
• 公開（公告）號: CN104538273A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 許海鷹;左從進;韓瑞清
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空制造工程研究所
• 主分類號: H01J37/077
• 分類號: H01J37/077;H01J37/04
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王天堯

技術領域

本發明涉及電子束加工設備領域，具體涉及一種高電壓冷陰極氣體放電電子槍的電源裝置及其控制方法。

背景技術

冷陰極氣體放電電子束加工設備已經廣泛應用于電子束冶煉、EB-PVD等工業領域。冷陰極氣體放電電子束加工設備技術的核心技術之一是冷陰極氣體放電電子槍。冷陰極氣體放電電子槍的陰極壽命是常規熱陰極電子槍陰極壽命的幾倍甚至幾十倍，冷陰極電子槍對真空度要求不嚴格，真空度在10Pa～10^-2Pa均可正常工作。由于受到氣體放電物理特性的限制，冷陰極氣體放電電子槍的工作電壓都比較低，一般都小于40kV。而常用熱陰極電子槍的最大工作電壓可以達到-150kV，甚至更高。電子槍工作電壓高，表明電子速度快，動能大，電子束穿透能力強。

目前，冷陰極氣體放電電子槍的工作電壓都比較低，一般都小于40kV。相對于高壓熱陰極電子束流系統，電子速度慢，動能較小，電子束穿透能力不強，很難適應于焊接等加工技術。

發明內容

本發明提供了一種高電壓冷陰極氣體放電電子槍的電源裝置，用以獲得一種陰極壽命長，電子運動速度高的電子束流發生技術，該裝置包括：高壓電源、高壓采樣電路、電離電源、電離電壓采樣電路、電壓控制與調節電路、束流采樣電阻R1和束流控制與調節電路；其中，

高壓電源輸出的正端與束流采樣電阻R1的第一端連接，高壓電源輸出的負端與電離電源的正端和高壓氣體放電電子槍放電陽極連接；高壓電源的控制信號輸入端，與電壓控制與調節電路的第一輸出端連接，高壓電源的控制信號輸入端用于接收電壓控制與調節電路輸出的高壓調節信號U_hvff；

高壓采樣電路并聯在高壓電源輸出的正端和負端之間；

電離電源輸出的負端與高壓氣體放電電子槍冷陰極連接；電離電源的控制信號輸入端，與電壓控制與調節電路的第二輸出端連接，用于接收電壓控制與調節電路輸出的電離電壓調節信號U_dvff；

電離電壓采樣電路并聯在電離電源輸出的負端和高壓電源輸出的正端之間；

電壓控制與調節電路的第一輸入端，與高壓采樣電路連接，用于接收高壓采樣電路輸出的高壓反饋信號U_hvf；電壓控制與調節電路的第二輸入端，與高壓給定電路連接，用于接收高壓給定電路輸出的高壓給定信號U_hvg；電壓控制與調節電路的第三輸入端，與電離電壓采樣電路連接，用于接收電離電壓采樣電路輸出的電離電壓反饋信號U_dvf；電壓控制與調節電路的第四輸入端，與電離電源給定電路連接，用于接收電離電源給定電路輸出的電離電壓給定信號U_dvg；

電壓控制與調節電路用于通過將高壓反饋信號U_hvf和高壓給定信號U_hvg進行比較、調節得到的高壓調節信號U_hvff輸入給高壓電源，來控制高壓電源輸出穩定高壓提供給高壓氣體放電電子槍；

電壓控制與調節電路進一步用于通過將電離電壓反饋信號U_dvf和電離電壓給定信號U_dvg進行比較、調節得到的電離電壓調節信號U_dvff輸入給電離電壓電源，來控制電離電壓電源輸出穩定電離電壓，施加到高壓氣體放電電子槍的冷陰極和放電陽極使電子槍放電腔室內的混合氣體電離；

束流采樣電阻R1的第二端接地；束流控制與調節電路的第一輸入端，與束流采樣電阻R1連接，用于接收束流采樣電阻R1采樣到的電子束流反饋信號I_bf；束流控制與調節電路的第二輸入端，與電子束流給定電路連接，用于接收電子束流給定電路的電子束流給定信號I_bg；束流控制與調節電路的輸出端與氣體流量控制器的輸入端連接，用于輸出混合氣流量調節信號U_gas給氣體流量控制器；

束流控制與調節電路用于通過將電子束流反饋信號I_bf和電子束流給定信號I_bg進行比較、調節得到的混合氣流量調節信號U_gas輸入給氣體流量控制器，來控制氣體流量控制器以獲得穩定的電子束流輸出。

在一個實施例中，高壓電源包括：高壓電源低壓功率調節電路和高壓電源高壓升壓整流電路；其中，