Устройство стабилизации фокусировки электронного луча в электронно-лучевой установке

 

УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ ФОКУСИРОВКИ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА В ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ УСТАНОВКЕ, содержащее делитель ускоряющего напряжения, блок управления фокусировкой, соединенный с фокусирующей катушкой, блок извлечения корня четвертой степени из величины ускоряющего напряжения, вход которого соединен с выходом делителя ускорягацего напряжения, о тлич .ающееся тем, что, с целью улучшения стабилизации фокусировки электронного луча при нестабильности ускоряющего напряжения и тока луча, в устройство введены блок извлечения квадратного корня из величины тока луча и блок деления, первый вход которого соединен с выходом блока извлечения квадратного корня из величины тока луча, второй вход - с выходом блока извлечения I корня четвертой степени из величины ускоряющего напряжения, а выход - с (/) входом блока управления фокусировкой.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (!1) 3(51) Н 01 У 37 305

;Ъ . .1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.""

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3470722/18-21 (22) .16.07,82 (46) 23. 10. 83. Бюл. 9 39 (72) A. П. Пилипчик, М.Б. Закута, .В.Д. Довбня, P.Â. Погосбекян, Е.С. Булачев и С.В. Гребещенко (71) Институт проблем литья AH Укра-. инской ССР (53) 621.385(088.8) (56) 1. Патент ГДР Р 46024, кл. Н 01 7 37/305, 1960.

2. Авторское свидетельство СССР

9 321062, кл. В 23 К 15/00, 1974.. (54)(57) УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ ФОКУСИРОВКИ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА В ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ УСТАНОВКЕ, содержащее делитель ускоряющего напряжения, блок управления фокусировкой, соединенный с фокусирующей катушкой, блок извлечения корня четвертой степени из величины ускоряющего напряжения, вход которого соединен с выходом делителя ускоряющего напряжения, о тл и ч .а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения стабилизации фокусировки электронного луча при нестабильности ускоряющего напряжения и тока луча, в устройство введены блок извлечения квадратного корня из величины тока луча и блок деления, первый вход которого соединен с выходом блока извлечения квадратного корня из величины тока луча, второй вход — с выходом блока извлечения корня четвертой степени из величины ускоряющего напряжения, а выход — с входом блока управления фокусировкой.

1ОБОО11

Изобретение относится к электротермии, в частности к электроннолучевой плавке металлов.

Известно устройстно управления фокусировкой электронного луча, н котором н зонах наибольшего диаметра луча устанавливают металлическую рамку из тугопланкого материала с малой теплоемкостью. При дефокусировке луча электроны попадают на рамку и нагревают ее, причем н рам- 10 ку встроены термоэлементы. Меняя ток магнитной линзы до тех пор, пока термо-ЭДС не станет минимальной, можно сфокусировать электронный луч.

Процесс слежения автоматический )if .

Недостаток даннoIо устройства заключается в том, что необходимо вносить дополнительный конструктивный элемент — рамку — н конструкцию электронно-лучевой установки (ЭЛУ), что снижает надежность ЭЛУ, при этом размер фокального пятна не стабилизируется IIpII размерах фокального пятна меньших, чем размер рамки.

Известно также устройство стабилизации фокусиронки электронного луча н ЭЛУ, содержащее, делитель ускоряющего напряжения, блок управления фокусировкой, соединенный с фокусирующей катушкой, функциональный 30 блок извлечения корня четвертой сте пени из величины ускоряющего напряжения, вход которого соединен с выходом делителя ускоряющего напряжения Г2).

Однако известное устройство комI

35 пенсируя влияние изменения ускоряющего напряжения, не учитывает воздействия изменения тока луча на раз- мер фокального пятна электронного луча и тока утечки луча на лучепровод. Это приводит к умеиьшени1о КПД 40 электронно-лучевой пушки и не позволяет точно выдерживать технологические режимы недени"» планки, так как при изменении размеров фокального пятна изменяется удельная мощность луча, скорость испарения легколетучих компонентов сплавов и температура поверхности нагренаемого металла.

Целью изобретения является улучшение стабилизации фокусировки электронного луча при нестабильности ускоряющего напряжения и тока луча.

Указанная цель достигается тем, что в устройство стабилизации фокусировки -электронного луча н электронно-лучевой установке, содержащее делитель ускоряющего напряжения, блок упранлейия фокусировкой, соединенный с фокусирующей катушкой, блок изнле- 60 ,чения корня четвертой степени из величины ускоряющего напряжения, вход Которого соединен с выходом делителя ускоряющего напряжения, дополнительно введены блок извлечения квадратного корня из величины тока луча, блок деления, первый вход кото-1 рого соединен с выходом блока извлечения квадратного корня из величины тока луча, второй вход - с выходом блока извлечения корня четвертой степени из величины ускоряюще го напряжения, а выход - с входом блока управления фокусировкой °

Зависимость размеров фокального пятна от ускоряющего напряжения, тока электронного луча и индикации фокусирующей катушки определяется по следующей формул

В 8,3 . 10

1 JA (1)

1 о "Йо где B — магнитная индукция,Вб/м ; радиус электронного луча,м;

3q — ток электронного луча,А;

UEI — ускоряющев напряжение, В.

Из приведенной зависимости (1) видно, что для стабилизации размеров электронного луча радиуса г необходимо изменять индукцию фокусирующей катушки пропорционально л- где k — коэффициент пропорциональ. ности.

На чертеже представлена блоксхема устройства стабилизации фокусировки электронного луча в электронно-лучевой установке.

Устройство содержит делитель 1 ускоряющего напряжения, блок 2 для извлечения корня квадратного иэ ве-; личины тока электронного луча. блок

3 извлечения корня четвертой степени из величины ускоряющего напряжвнйя, блок 4 деления, блок 5 управления фокусировкой и фокусирующую катушку . б. Блок 4 деления своим первым вхо- . дом связан с выходом блока 2 извлвчения кнадратного корня из величины тока луча, вторым входом — с выходом блока 3 извлечения корня четвертой степени из величины ускоряющего -напряжения, а на выходе - с входом блока 5 управления фокусировкой, связанным с фокусирующей катушкой б..

Устройство работает следующим об-, разом.

На входы блока 4 деления поступает значение корня квадратного из величины тока электронного луча, вычисленного функциональным блоком 2) и значение корня четвертой степени из величины ускоряющего напряжения, вычисленного блоком 3. Блок 4 производит операцию деления и на выходе выдает управляющий сигнал, который поступает на вход блока 5 управления фокусирующей системой, пропускающий через фокусирующую катушку 6 такой ток, что изменение индукции фокуси-, рующей катушки компенсирует дивта1050011

Составитель В. Александров

Техред М. Гергель Корректор!0 Билак

Редактор И. Николайчук

Заказ 8439/51 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений H открытий.

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб.,- д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 билизирующие факторы, влияющие на изменение ускоряющего напряжения и тока луча, а диаметр электронного луча остается постоянным.

Использование предлагаемого уст- 5 ройства стабилизации фокусировки луча в ЭЛУ по сравнению с базовым объектом (установка плавильно-заливочная 32.0.058-00.000.000) обеспечивает автоматическую стабилизацию Я диаметра фокального пятна электронного луча с точностью ЗВ при изменении тока электронного луча от 0 до номинального значения и ускоряющего напряжения в пределах 10-15% от номинального значения.

Стабилизация диаметра электронного луча автоматически устраняет утечку электронного луча на лучевод при смене режима работы ЭЛУ, что уменьшает нагрев лучевода и увеличивает КПД ЭЛу.и стабильность ее работы.

Автоматическая стабилизация диаметра фокального пятна с точностью

ЗФ обеспечивает сокращение времени плавки на 10% и приводит к уменьшению испарения легколетучих компонентов сплавов на 7%.