电子束加工装置

出处：按学科分类—工业技术 北京工业大学出版社《特种加工手册》第589页（1603字）

一般电子束加工装置包括4个部分：电子枪、真空室及抽真空系统、电子束控制系统、工作台系统．见图9-6．

图9-6 电子束加工装置示意图

1—脉冲变换；2—发射阴极；3—控制栅极；4—阳极光阑；5—调整绕组；6—光阑；7—偏转绕组；8—更换工件用截止阀；9—排气；10—电子束；11—工件；12—移动工作台；13—伺服电机；14—工件更换盖及观察窗；15—观察镜；16—聚焦装置(电磁透镜)

9．2．2．1 电子枪系统

如图9-7所示，电子枪是用来发射高速电子流，完成电子的预聚焦和强度控制的装置．其工作过程是：加热的发射阴极3发射出电子束，电子束在阳极光阑较阴极为正的高电压下加速，当速度达2／3光速时通过阳极．加到控制栅极4上的是较阴极为负的偏压，可以控制电子束的强弱，还可对电子束进行初步聚焦．阴极一般用纯钨或纯钽制成，在工作时损耗大，每10～30h更换1次，加热时温度达数千摄氏度．

图9-7 电子枪

1—偏压电阻；2—加热电源；3—发射阴极；4—控制栅极；5—阳极光阑；6—电子束

9．2．2．2 抽真空系统

抽真空的目的是：

(1)保证电子高速运动，即避免电子与气体分子碰撞，影响电子高速运动．真空度一般要求1．3×10^－2～1．3×10^－4Pa．

(2)消除电子束加工过程中，由于金属蒸气的影响而使电子发射不稳定．

(3)减小加工表面的污染．

抽真空系统如图9-8所示．抽真空系统一般由机械旋转泵(初级)和油(或水银)扩散泵两级组成．机械泵先把真空抽至1．3～0．13Pa的真空度，然后再由油(或水银)扩散泵抽至1．3×10^－2～1．3×10^－4Pa的高真空度．扩散泵的工作原理是靠加热泵中的油(或水银)所产生的蒸气高速喷出，将真空室中残余气体从泵进口吸入，然后从排气口排出．泵体外冷却水是使油(或)水银蒸气凝成液体聚落于泵体下部，而不致随被抽的气体带走，以备循环使用．

图9-8 抽真空系统

9．2．2．3 电子束控制系统

电子束控制系统包括：束流强度控制、束流聚焦控制、束流位置控制．

束流强度控制：通过加在阴极上的负高压(50～150kV)来实现．

束流聚焦控制：通过“电磁透镜”的磁场作用来实现．

束流位置控制：通过磁偏转控制电子束焦点位置来实现．即通过一定程序改变偏转电压或电流，使电子束按某种规律运动．

9．2．2．4 工作台系统

电子束的偏转(或移动)，只能在数毫米范围之内，移动过大则降低加工精度，故需工作台移动与之配合．