Установка для электроннолучевого нагрева материалов Советский патент 1979 года по МПК H01J37/04 H05B7/00 

Изобретение относится к устройствам для электронно-лучевого нагрева материалов в вакууме.

Известно устройство для электронно-лучевого нагрева материалов в вакууме, формирующее плоский электронный луч, в котором установлены три последовательно расположенные по траектории луча электромагнитные системы, обеспечивающие отклонение, преобразование формы и фокусировку луча.

Однако такое устройство относительно сложно по конструкции и имеет большие габариты. Кроме того, необходимо точное согласование всех последовательно установленных электромагнитных систем, что существенно снижает надежность работы всего устройства.

Предлагаемое устройство обеспечивает дифференциацию вакуума, защиту электростатической пущки от паров и брызг. Электромагнитная система управления лучом предлагаемого устройство позволяет плоский слаборасходящийся луч, формируемый электростатической пущкой, отклонять на углы, до 45° с одновременной фокусировкой и преобразованием его в цилиндрический, а TaKj же осуществлять коррекцию траектории луча и развертку его в плоскости, перпендикулярной плоскости отклонения.

Электромагнитная система содержит один электромагнитный блок, включающий в себя магнитопровод прямоугольной формы, на двух взаимно параллельных сторонах которого расположены катушки отклонения, а на д&ух других сторонах установлены катущки коррекции и фокусировки. При этом катушки отклонения, расположенные на длинных сторонах прямоугольного магнитопровода, включены электрически последовательно таким образом, что магнитные поля этих катущек складываются параллельно в пространстве и направлены поперечно входящему плоскому лучу.

При оптимально выбранных (обычно лежащих в пределах 1,2-5) соотношениях длин стержней прямоугольного магнитопровода магнитное поле катушек отклонения отклоняет плоский луч с одновременной фокусировкой и преобразованием его в цилиндрический.

Подфокусировка отклоненного луча в цилиндрический либо заданное фокусирование в узкое длинное фокальное пятно достигается изменением соотношения ампервитков в этих катушках шунтирующими регулируемыми сопротивлениями, создавая этим неоднородное магнитное поле требуемой формы.

Две обмотки коррекции, расположенные на коротких стержнях прямоугольного сердечника, соединены аналогично, создавая также поперечное по отношению к входяцхему лучу магнитное поле. При подключении катушек коррекции к источнику, создающему постоянный ток с переменной составляющей заданной амплитуды и частоты, обеспечивается коррекция и развертка траектории луча в плоскости, перпендикулярной плоскости отклонения луча.

На фиг. 1 дана конструктивная схема предлагаемой установки, разрез; на фиг. 2 - конструктивная схема электромагнитного устройства, форма магнитного поля и проекция трех характерных траекторий элементов плоского слаборасходяшегося луча; на фиг. 3 - принципиальная схема соединения катушек электромагнитного блока. Электростатическая пушка (пущка Пирса), формирующая плоский слаборасходяшийся пучок электронов, состоит из линейного термокатода 1, прикатодного фокусирующего электрода 2 и ускоряющего анода 3, Лучевод 4, выполненный в виде медного (с водоохлаждением) блока с отверстием прямоугольного сечения для прохода плоского луча А, соединяет ускоряющий анод 3 пушки с предлагаемым электромагнитным блоком, выполненным в виде замкнутого прямоугольного магнитопровода 5 (см. фиг. 1 и 2), на длинных стержнях которого установлены две катушки 6 и 7 отклонения. На коротк-их стержнях магнитопровода 5 установлены две катушки 8 и 9 коррекции и фокусировки соответственно. Электромагнитный блок расположен в пазах медного водоохлаждаемого основания 10. Точка соединения катушек отклонения имеет вывод 11 для раздельпого шунтирования их регулируемыми сопротивлениями RI , Rg (см. фиг. 3). Плоский слаборасходящийся луч А, сфокусированный пушкой Пирса и проходящий в лучеводе 4, имеет в поперечном сечении

прямоугольную форму. Попадая в поперечное магнитное поле катушек 6 и 7 отклонения (на фиг. 2 изображено сплошными линиями), электроны отклоняются перпендикулярно вектору напряженности магнитного поля.

В результате .взаимодействия плоского слаборасходящегося электронного луча с рассматриваемым магнитным полем происходит его отклонение с одновременным преобразованием в цилиндрический и фокусировкой в фокальное пятно 12 на объекте нагрева.

Уменьшение фокального пятна 12 по оси о -С и увеличение по оси X-Y достигается ослаблением поля катушки 7 отклонения шунтированием ее витков регулируемым сопротивлением R, .

Уменьшение фокального пятна по оси X-Y и увеличение его по оси О -С достигается ослаблением поля катушки 6 отклонения шунтированием ее регулируемым сопротивлением R2 . Коррекция (смещение) и развертка луча по оси о-С осуществляются поперечным полем (па фиг. 2 изображено пунктирными линиями) катушек 8 и 9. Совмещение коррекции с разверткой достигается питанием катущек 8 и 9 постоянным током с переменной составляющей заданной амплитуды и частоты. Формула изобретения Установка для электронно-лучевого нагрева материалов, содержащая электроннолучевую пушку, формирующую плоскосимметричный ленточный электронный луч и электромагнитную систему управления лучом, включающую в себя магнитопровод прямоугольной формы, на двух взаимно параллельных сторонах которого расположены катушки отклонения, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности управления лучом и преобразования его, упрощения конструкции и уменьшения габаритов, катушки отклонения установлены на длинных сторонах прямоугольного магнитопровода, на других сторонах которого установлены катушки коррекции и фокусировки, причем каждая пара катушек соединена между собой электрически последовательно.