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《燈絲電流磁場對電子槍束流品質(zhì)的影響》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、燈絲電流磁場對電子槍束流品質(zhì)的影響宰EffectsofMagneficFieldofFilamentCurrentonBeamCurrentQualityofElectronGun北京航空制造工程研究所高能束流加工技術(shù)重點實驗室胡元枧左從進郭光耀竹鵬飛【摘要】在直熱式電子槍中陰極燈絲電流將會產(chǎn)生磁場而影響電子運動軌跡。用一個簡化模型來估算燈絲電流磁場導(dǎo)致束流產(chǎn)生的偏差，試驗表明燈絲電流磁場確實影響了束流能量密度分布。把工程計算的結(jié)果與電子槍結(jié)構(gòu)模擬的結(jié)果相比較所得結(jié)果是一致的。同時考慮燈絲加熱電流跳動所
2、帶來的影響，試驗表明隨時間變化的磁場導(dǎo)致束流能量密度分散，焊縫質(zhì)量下降，而且無法依靠靜態(tài)合軸來消除。關(guān)鍵詞：直熱式磁場能量密度工程計算IABSTRACTlIndirectlyheatedelectronguns，thecathodecurrentgeneratesamagneticfieldthatwillchangetrajectoriesofelectrons．Thedeflectionoftheelectronbeamcausedbyacathodemagneticfieldcanbeestima
3、tedwithanequivalentplanediodeanalyticalmodel．ItisshownthatsuchamagneticfieldreallyCallaffecttheprae—tiealoperatingcharacteristicsofanelectrongun．Theequa-tionssuggestedforengineeringcalculationagreewellwithresultsofcomputersimulationfortherealconstruction
4、ofathree-electrodegun．Itisshownthatamagneticfieldwhichchangeswithtimeleadstoadispersiveelectronbeamandcausesasubstantialdecreaseintheaccuracyofpositioningofthebeamontheobject,irremovablebythestaticalignmentofthedevice．Keywords：DirectheatingMagneticfieldE
5、n-ergydensityEngineeringcalculation隨著電子束焊接技術(shù)發(fā)展，電子束焊接設(shè)備得到越來越廣泛的推廣和應(yīng)用。現(xiàn)在大多數(shù)電子束焊接設(shè)備中陰極燈絲大都采用絲帶狀直熱式加熱，直熱式結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，燈絲加熱電流從幾安到幾十安。但陰極燈絲加熱電流產(chǎn)生的磁場將會影響從陰極發(fā)射出來的電子軌跡，V型絲帶狀燈絲產(chǎn)生的磁場呈面對狀分布而非軸對稱，從而打亂了電子光學(xué)系統(tǒng)的同軸性，導(dǎo)致陽極處虛擬截面畸變和束流會聚角的偏移。在偏移量不大的情況下，可以依靠電子槍電磁部分偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)來進行補償。事實上影響
6、截面畸變和束流會聚角變化的因素不止一個，其中陰極燈絲加熱電流跳動的影響很大，其原因主要是電源輸出信號的過濾效果不好所引起的。當(dāng)加熱電流比較大時電流跳動的影響效果更明顯，束流對光學(xué)軸的偏移角變化隨截面尺寸減小而成比例的增大。陽極處虛擬截面大小的起伏不定導(dǎo)致束流能量密度和焊縫位置也周期性變化，這樣很明顯會影響到直熱式電子槍的束流品質(zhì)，從而影響到電子槍的性能參數(shù)和技術(shù)水平。因此定量估算陰極燈絲電流磁場對電子槍發(fā)射電子軌跡和束流能量密度分布所產(chǎn)生的影響就很有必要了。陰極燈絲電流磁場分布如圖l所示。圖1陰極燈絲電
7、流磁場分布示意圖Rg．1Magneticfielddistributiondiagramofcathodefilamentcurrent1計算依據(jù)n1定義西(z)為電子槍z軸的電勢，曰(z)為磁感應(yīng)強度，方向沿y軸。電子橫向速度方程可表示為：警』m屹B，(1)一=一y_凸I●l出?！?這里屹=√2P咖是縱向速度(在陰極表面(Z=O)的電子初始能量被認為等于0o假定’，，《屹，電子軌跡偏移角肛w也可以用積分形式表示：腳=廝卜)dz。。㈩2010年第9期·航空制造技術(shù)8】定義三為陰陽極距離，在陽極13的
8、偏移就可表示為產(chǎn)A=工(D=Jp(z)dz。(3)2建立模型我們把電子槍內(nèi)電場用等效平面二極管并考慮兩種極端情況的模型來計算塒。(1)忽略空間電荷效應(yīng)，并認為電場西(Z)=U(z，三)是均勻的，這里的U是陽極電勢，￡為陰陽極距離。(2)電子槍束流在空間電荷限制發(fā)射模式運行(合乎3／2法則五．c：蜀皂)以及妒(z)=U(z／L)們。直熱式陰極磁場的空間分布主要取決于陰極結(jié)構(gòu)設(shè)計。選用絲帶狀V型鎢鉭合金來作為陰極燈絲。這個模型中V型陰極沿槍中心
