Електронна гармата з лінійним термокатодом

Изобретение касается электронной пушки с линейным термокатодом в катодном блоке, который расположен на установленном высоковольтном изоляторе на расстоянии от ускоряющего анода и имеет раму, в которую входят два катододержателя, один из которых крепится на раме с помощью плоских токоподводящих, зажимающих термокатод пружин и изолятора, причем предусмотрен фокусирующий электрод, охватывающий термокатод и расположенный параллельно его оси. Электронные пушки служат для того, чтобы генерировать электронный луч, предназначенный, например, для электроннолучевого нагрева либо для плавки испарения материалов в вакууме. Из патента US-A-3 701915 известна электронная пушка, у которой термокатод зажат между двумя токопроводящими плоскими пружинами, закрепленными на скобе и изолированными от нее электрически, в то время как фокусирующий электрод, электрически изолированный от скобы, крепится плоскими пружинами и термокатодом. Здесь имеет место проблема, что плоские пружины при работе электронной пушки расширяются, что меняет положение термокатода относитепьно фокусирующего электрода. Из патента US-A-4 126811 известна электронная пушка (прототип), у которой линейный термокатод, закрепленный с каждого конца катододержателем, зажимается двумя плоскими пружинами, расположенными между клеммой токоподвода и половинкой фокусирующего электрода, причем каждая расположенная отдельно и на небольшом расстоянии относительно друг друга половинка фокусирующего электрода фиксирует один из катододержателей. Таким образом половинки фокусирующего катода не изолированы от термокатода электрически и формируемый термокатодом электронный луч не может подвергаться воздействию переменного фокусирующего потенциала, так что не оказывается влияние на формирование электронного луча и оптические характеристики фокального пятна. Но при продолжительной работе электронной пушки изменяются электронно-оптические характеристики, например, сходимость электронного пучка и фокального пятна на нагреваемой поверхности, а также удельная мощность электронного пучка. Кроме того, при этом не гарантируется стабильное положение термокатода относительно фокусирующего электрода, более того, положение термокатода относительно фокусирующего электрода может меняться в случае, если кроме термокатода нагреваются и другие элементы электронной пушки. Поэтому стабильность выполняемого электронным пучком процесса не гарантируется. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать электронную пушку п утем создания электронной пушки названного вида, у которой при простой конструкции была бы возможность влиять на электронный луч различным фокусирующим потенциалом, а также перемещать термокатод относительно фокусирующего электрода. Эта задача решена тем, что в электронной пушке с линейным термокатодом соединенный с клеммой для приложения фокусирующего потенциала фокусирующий электрод закреплен на раме первой жесткой токопроводящей, пластиной и изолятором, а второй катододержатель - второй жесткой токопроводящей пластиной, причем термокатод устанавливается в вертикальной плоскости по продольной оси фокусирующего электрода путем перемещения пары плоских пружин и второй пластины на определенное расстояние по отношению к ускоряющему аноду и фокусирующему электроду. Следствием этого является то, что фокусирующий электрод электрически изолирован от термокатода, так что первый может иметь желаемый отрицательный фиксирующий потенциал относительно термокатода. Термокатод зажат только с помощью плоской пружины, в связи с чем конструкция упрощается. Кроме того, можно регулировать положение термокатода в относительно фокусирующего электрода. Тем самым повышается стабильность электроннооптических характеристик, а также воспроизводимость параметров процесса при плавлении или испарении материалов в вакууме. В частности, для выполнения конкретного процесса можно установить оптимальное положение термокатода относительно фокусирующего электрода, причем путем изменения фокусирующего потенциала производится дистанционная настройка в соответствии с происходящими в процессе работы изменениями. Другие данные об изобретении приведены в следующем описании и подпунктах формулы изобретения. На фиг.1 показана электронная пушка, частично в разрезе сбоку; на фиг.2 - продольное сечение по линии I - I (в плане фиг.1); на фиг.3 продольное сечение по линии II - II (в плане фиг.1); на фиг.4 - продольное сечение по линии III - III(в плане фиг.2). Представленная электронная пушка включает в себя ускоряющий анод 1 и катодный блок в рамой 2, которая закреплена высоковольтными изоляторами 3 на определенном расстоянии от ускоряющего анода 1. Далее в катодный блок входит плоский, в виде пластины, расположенный параллельно ускоряющему аноду 1 изолятор 4, на котором закреплен токоподвод 5 с клеммой 6. С токоподводом 5 соединены верхние концы пары токопроводящих плоских пружин 7, в то время как другие из концы соединены с катододержателем 8 рядом с ускоряющим анодом 1. Пара плоских пружин 7 соединена с токоподеюдом 5 и катододержателем 8 с помощью закрепляющих элементов 9, 10, например, в виде винтов. В катодный блок входит линейный термокатод 11, который с одного конца крепится катододержателем 8 с помощью винта 12 и крепежной пластины 13. Вторая клемма 14 расположена непосредственно на раме 2 катодного блока, причем далее с помощью винта 15 на раме 2 крепится жесткая токопроводящая пластина 16, несущая другой катододержатель 17, на котором другой конец термокатода 11 закреплен винтом 18 и крепежной пластиной 19. Отверстия для винтов 9,10,15 в плоских пружинах 7 и пластине 16 имеют при этом такие размеры относительно размеров винтов, которые обеспечивают возможность юстировки положения катододержателя 8 с закрепленным на нем термокатодом 11 относительно фокусирующего электрода 20, который расположен между катододержателями 8, 17 и закреплен жесткой пластиной 21 и рейкой 22 на изоляторе 4. Рейка 22 соединена с клеммой 23 для подачи фокусирующего потенциала на фокусирующий электрод 20, причем клемма 23 выведена наружу через отверстие в раме 2 без электрического контакта с ней, так что фокусирующий электрод 20 электрически изолирован от термокатода 11. Когда клеммы 6 и 14 соединены с источником тока, ток накала протекает между клеммами 6 и 14 через токоподвод 5, пару плоских пружин 7, катододержатель 8, термокатод 11, катододержатель 17, пластину 16 и раму 2. Ток накала нагревает термокатод 11 до его рабочей температуры, которая, как правило, составляет 2200 - 2300°C. При этом нагреве происходит линейное расширение термокатода 11, Чтобы в связи с прогибом термокатода 11 не нарушалась геометрия электронно-оптической системы, он постоянно должен быть натянут, что производится с помощью плоских пружин 7, которые соответственно натягивают термокатод. Необходимое для оптимальной работы положение линейного термокатода 11 относительно фокусирующего электрода 20 (фиг.4), юстир уется установлением положения катододержателя 8 с помощью винтов 9, 10 и катододержателя 17с помощью винта 15. На фиг.4 белым и заштрихованным полем представлены два положения термокатода 11 относительно фокусирующего электрода 20. Для дополнительного фокуемгрования электронного луча и для корректирования электронно-оптических параметров, которые зависят от расширения нагретых элементов катодного блока и самого термокатода, на фокусирующий электрод 20 через клемму 23 прикладывается отрицательный потенциал относительно термокатода 11. Изменяя величину этого потенциала можно изменять величину фокусного расстояния электронного луча и тем самым величину фокального пятна. Отверстия для винтов 9, 10, 15 могут быть продолговатыми. Расстояние между термокатодом 11 и фокусирующим электродом 20 может регулироваться с помощью регулирующи х средств. Термокатод 11 может быть выполнен в виде двух отдельных параллельных линейных катодов.