Электронно-лучевые установки, пушки

Электронно-лучевая установка (рис. 3.6), предназначенная для размерной обработки различных материалов, состоит из электронной пушки, излучателя 2 и двухлинзовой магнитной фокусирующей системы 1. Электроны, испускаемые прямонакальным вольфрамовым катодом, ускоряются в пространстве между анодом 5 и катодом 3. Система, состоящая из катода 3, управляющего электрода 4 и анода 5, формирует электронный пучок, энергия которого составляет 100 кэВ. Ускоренные и сфокусированные электроны, выйдя из отверстия анода 5, далее движутся с постоянной скоростью. Эмитируемый катодом 3 электронный пучок имеет диаметр около 100 мкм, затем он электростатически фокусируется сначала до диаметра 30 мкм, а потом короткофокусной (2...3 мм) магнитной линзой — в пятно диаметром около 0,5 мкм. Так как пучок обладает объемным пространственным зарядом, происходит его дефокусировка. Поэтому после электростатической фокусировки пучок фокусируют электромагнитной линзой 6, устанавливаемой так, чтобы ее центр был ниже точки схождения до минимального диаметра. После прохождения электромагнитной линзы пучок снова начинает расходиться. Эту точку называют кроссовером.

Для повторной фокусировки пучка установлена длиннофокусная электромагнитная линза 9 с фокусным рассеянием 30... 180 мм, которая переносит уменьшенное изображение источника электронов на поверхность обрабатываемого изделия в том же масштабе.

Большое расстояние между линзой и плоскостью координатного рабочего стола 11 позволяет обрабатывать крупногабаритные детали в труднодоступных местах. При необходимости электронный луч можно развернуть,установив дополнительные приборы. Система, состоящая из вырезающих диафрагм 7 и корректирующих катушек 5, дает возможность пропускать только центральную часть электронного пучка и исправлять его поперечное сечение до правильного крута в случае искажения формы пучка из-за дефектов изготовления полюсных наконечников магнитных линз. Процесс размерной обработки можно наблюдать с помощью микроскопа 10 и при необходимости его корректировать.

Для сварки тонких материалов с глубиной проплавления 0,5... 1 мм используют установку для сварки электронным лучом (рис. 3.7). Материалы сваривают в вакуумной камере 4 сфокусированным лучом электронной пушки 3, перемещаемой электромагнитной фокусирующей линзой и отклоняющей системой 5. Свариваемое изделие, находящееся внутри вакуумной камеры, также может перемещаться на координатном столе 6.

Питание всех потребителей электроэнергии электронной пушки происходит от высоковольтного выпрямителя 1, электродвигателя механизма перемещения свариваемого изделия, выполненного с помощью электрического вауум-плотного ввода 2, а управление работой установки, в том числе и вакуумной системой 7Г осуществляется с пульта управления 8. Размерная обработка материалов производится электронным пучком при плотности тепловой энергии 106... 109 Вт/см2.