ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛА Советский патент 1995 года по МПК H01J37/06 H05H5/00 

Изобретение относится к электронно-лучевой технологии, в частности к электронным пушкам, и может найти применение в сильноточной электронике промышленной технологии, в экспериментах по физике твердого тела и др.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет регулирования распределения плотности тока пучка на обрабатываемом изделии в поперечном сечении.

На фиг. 1 схематично показана электронная пушка; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Электронная пушка состоит из вакуумной камеры 1, в которой через проходной изолятор 2 устанавливается катод 3, к которому прикладывается ускоряющее напряжение относительно заземленного анода 4. Вблизи катода установлена управляющая сетка 5, выполненная из отдельных параллельных, изолированных друг от друга электродов, которые натянуты на диэлектрическом каркасе и подключены каждый через сопротивление 6 на заземленный анод 4. За анодом установлено обрабатываемое изделие 7.

Пушка работает следующим образом.

При подаче на катод пушки импульса напряжения на нем формируется катодная плазма, из которой электрическим полем анода и сетки вытягивается пучок электронов. В начальный момент времени можно считать, что потенциал электродов управляющей сетки 5 равен потенциалу анода 4. Затем за счет попадания части тока пучка на электроды сетки, возникает ток через сопротивления 6 и на них образуется падение напряжения U_э:
U_э=I_эR=K_oI_кR=I_к·R,
где R величина сопротивления;
I_э ток, стекающий с электрода;
I_к ток катода;
K_o коэффициент прозрачности сетки;
S_o площадь электрода;
N число электродов;
S площадь катода.

Ускоряющее напряжение будет определяться выражением:
U_уск U_д U_э U_д K_oRI_k,
где U_д напряжение на диоде.

Поскольку в цепи каждого электрода сетки 5 можно устанавливать сопротивления различной величины, то тем самым можно измерять падение напряжения U_э по оси ОХ.

Например: при R₁ R₀, R₂ 2R₀ и т. д. R_n NR₀ получим линейное распределение напряжения вдоль оси ОХ:
U_э(X)=U_∂(Nh=X) I_кNR_o=K_oNR_oI_к,
где h шаг электродов сетки;
R₀ величина сопротивления 6.

Распределение плотности токоотбора с катода в соответствии с законом Чайлда-Ленгмюра
j(X=Nh)
оказывается зависящим от поперечной координаты Х и величины сопротивления R:
K_o 0,3
U_д 100 кВ, N 8, R₀ 1000 Ом; D² 1 см², I_к 100 А.

Тогда
j(X Nh) 0,234(1 0,03N)^3/2.

Изготовлен опытный образец управляющей сетки, электроды которой были выполнены на основе углеродных нитей, включенных через сопротивления ТВО-10, и проведены экспериментальные исследования режима регулирования тока на обрабатываемом образце.

В таблице приведены экспериментально полученные значения, плотности тока и мощности пучка при шаге сетки 5 мм.

Видно, что подбором величины R₀ сопротивлений 6 можно получать необходимые напряжения на отдельных электродах сетки 5, что обеспечивает возможность регулировки плотности мощности по поперечной координате на изделии.

Изобретение относится к электронно-лучевой технологии, в частности к электронным пушкам, и может быть использовано в сильноточной электронике, промышленной технологии обработки материалов, в экспериментах по физике твердого тела. Цель обеспечение регулировки распределения плотности тока пучка на обрабатываемом изделии в поперечном сечении. Электронная пушка состоит из последовательно установленных в вакуумной камере катода на изоляторе, управляющей сетки и анода, за которым расположено обрабатываемое изделие. Сетка выполнена из набора параллельных изолированных друг от друга электродов, каждый из которых через отдельное регулируемое сопротивление подключен к заземленному аноду. Электроды могут быть выполнены в виде параллельных проволок, например графитовых волокон. Ток пучка, попадающий на электроды сетки, обеспечивает на них потенциал, определяемый величиной сопротивления, включенного в цепь электрода. За счет подбора сопротивлений можно регулировать величину ускоряющего напряжения вблизи различных участков катода и, следовательно, регулировать величину токоотбора с них. При этом задается требуемое режимом обработки распределение плотности тока и мощности пучка по поверхности обрабатываемого изделия. 1 табл. 2 ил.

ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛА, включающая последовательно установленные в вакуумной камере катод на изоляторе, управляющую сетку, анод и держатель для обрабатываемого изделия, отличающаяся тем, что с целью расширения функциональных возможностей за счет регулирования распределения плотности тока пучка на обрабатываемом изделии, управляющая сетка выполнена в виде системы параллельных изолированных электродов, каждый из которых через отдельный резистор соединен с анодом.