[實用新型]一種直流電子束軌跡測量裝置

有效

• 申請號: 201521071940.6
• 申請日: 2015-12-20
• 公開（公告）號: CN205333869U
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 張志豪;張晰哲;王妍;鄧永鋒;孫斌
• 申請（專利權）人: 西安航天動力研究所
• 主分類號: G01T5/10
• 分類號: G01T5/10
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊亞婷

技術領域

本實用新型涉及一種電子束軌跡的測量裝置，特別是磁控直流電子束軌跡 的測量裝置。

背景技術

電子束在高尖端材料改性、高精度焊接以及制備等離子體等方面發揮著極 其重要的作用。電子束由電子束源在真空環境下生成，并通過特定裝置將其輸 運引出至所需的應用環境中。電子束輸運引出的質量和效率對電子束的應用至 關重要，因此需要準確測量出電子束軌跡，進而指導輸運引出裝置的設計。

在靜電場和磁場環境下，電子束的束徑在傳輸通道內不同位置有很大差別， 因此要準確測量電子束軌跡，需要對多個位置的束徑進行測量，然后再進行描 繪。傳統的電子束軌跡測量方法是用脈沖電子束轟擊熒光靶，并通過觀察靶上 的轟擊痕跡來確定電子束截面尺寸，但這種測量方法在測量直流電子束軌跡時 有以下弊端：

(1)熒光靶能夠承受的束流平均功率很低，無法承受直流電子束的轟擊， 只能用于脈沖電子束的測量；

(2)很多電子束源的直流和脈沖發射特性并不相同，用測量脈沖束的方 法測量直流束，獲得的結果會有偏差；

(3)熒光靶每次只能測量一個截面位置上電子束形狀，測量電子束不同 位置上的一組束徑必須多次改變測量位置，需要破壞真空環境或引入步進電機 等設備。

發明內容

本實用新型提供一種直流電子束軌跡的測量裝置，從而克服了傳統的脈沖 電子束軌跡測量方法無法測量直流電子束的技術問題，本實用新型提供一種直 流電子束軌跡測量裝置，可一次性準確測量整個輸運引出通道內直流電子束軌 跡。

本實用新型的技術解決方案是：

本實用新型所提供的直流電子束軌跡測量裝置，其特殊之處在于：包括一 個或多個金屬膜22、真空艙3、法拉第筒4、高壓電源5、電流表6、真空泵組 7及支撐結構，

所述真空艙3的一端與直流電子束源1連接，所述真空艙3的另一端與法 拉第筒4連接；一個或多個金屬膜22布置于真空艙內，并位于直流電子束軌 跡上的不同位置；所述真空泵組7與真空艙3連接用于真空艙的抽真空；所述 高壓電源5與直流電子束源1連接，使電子束源發射直流電子束；所述法拉第 筒4用于接收直流電子束流；所述電流表6與法拉第筒4連接，用于電流測量。

以上為本實用新型裝置的核心方案，基于該核心方案，本實用新型還做出 以下優化限定：

為了盡量避免對電子束源陰極產生污染，本實用新型的金屬膜為鈦膜，所 述金屬膜的厚度小于等于0.1mm。

再進一步的，為了更加方便準確地安裝金屬膜陣列，本實用新型的直流電 子束軌跡測量裝置還包括測量軸21，所述測量軸沿其軸向設置有通孔，所述通 孔的直徑為電子束預估直徑的4倍以上，所述測量軸21安裝于真空艙3內， 所述一個或多個金屬膜22安裝于測量軸21上。

再進一步的，為了測量使用永磁透鏡進行約束的磁控直流電子束的軌跡， 本實用新型的測量軸的內壁設置有內螺紋；所述直流電子束軌跡測量裝置還包 括多個永磁透鏡23和多個永磁透鏡支座26，永磁透鏡通過永磁透鏡支座26 安裝于測量軸通孔內，永磁透鏡支座26與測量軸通孔螺紋連接，永磁透鏡23 與金屬膜間隔排布。

再進一步的，為了測量使用電磁透鏡進行約束的磁控直流電子束軌跡，本 實用新型的測量軸的外壁設置有螺紋，所述直流電子束軌跡測量裝置還包括多 個電磁透鏡24和多個電磁透鏡支座27，電磁透鏡通過電磁透鏡支座27安裝于 測量軸通孔內，電磁透鏡支座27與測量軸外壁螺紋連接。

利用本實用新型的直流電子束軌跡測量裝置進行軌跡測量的方法，其特殊 之處在于：包括下列步驟：

1)將一個或多個金屬膜布置在直流電子束軌跡上的不同位置；

2)使金屬膜處于真空環境；

3)直流電子束源發射直流電子束；

4)直流電子束依次穿透多個金屬膜；

5)測量金屬膜上直流電子束所留下的孔洞；

6)測量并記錄每個金屬膜位置及孔徑，根據測量結果繪制直流電子束軌跡。

以上為本實用新型方法的核心方案，基于該核心方案，本實用新型還做出 以下優化限定：

上述步驟2)中真空度在1×10^-3Pa以下。真空度在1×10^-3Pa以下可以 有效減少電子束源陰極部分的污染，保證電子束源正常工作。