Електронна гармата з лінійним термокатодом для електронно-променевого нагрівання

1 Електронна гармата з ЛІНІЙНИМ термокатодом для електронно-променевого нагрівання, що включає променевід 1 із закріпленим на ньому прискорюючим анодом 2, з'єднаним високовольтними ізоляторами 3 через катодну плиту 4 з катодним вузлом 5, що містить ЛІНІЙНИЙ термокатод 6, закріплений у двох катодотримачах 7, і фокусуючий електрод 12, СПІВВІСНО розташований і охоплюючий двогранною поверхнею ЛІНІЙНИЙ термокатод 6, яка відрізняється тим, що вище вказаний променевід 1 відокремлений від відомого прискорюючого анода 2 за допомогою стійок 13, забезпечуючих жорстке закріплення прискорюючого анода на променеводі та утворення простору між ними, причому прискорюючий анод вміщує ЕЛЕКТРОННО-ПРОМЕНЕВОГО жорстко зв'язану з ним пластину 14 для герметичного розділення катодної та променеводної частин гармати, а катодний вузол 5 містить два однакових струмопідводи 10, закріплених через кільцеві ізолятори 11 на вище згаданому фокусуючому електроді 12 і зв'язаних за допомогою чотирьох плоских пружин 8 і паралельно їм розташованих мідних струмопровідних пластин 9 зі згаданими катодотримачами 7, при цьому катодний вузол 5 виконаний і закріплений на ВІДОМІЙ катодній плиті 4 симетрично щодо вертикальної осі фокусуючого електрода 12 2 Електронна гармата по п 1, яка відрізняється тим, що містить додатково калібровані підкладки 15, розташовані під кільцевими ізоляторами 11 струмопідводів 10, встановлених на фокусуючому електроді 12, що дозволяє регулювати висоту розташування ЛІНІЙНОГО термокатода 6 відносно фокусуючого електрода 12 3 Електронна гармата по п 1, яка відрізняється тим, що струмопідводи 10 містять отвори 23, виконані з допусками щодо кільцевих ізоляторів 1 1 , що дозволяє регулювати в горизонтальній площині положення ЛІНІЙНОГО термокатода 6 відносно фокусуючого електрода 12 О со Даний винахід відноситься до пристроїв електронно-променевої технологи,, а точніше до електронних гармат для електронно-променевого нагрівання, плавки і випаровування матеріалів у вакуумі чи середовищі реактивних газів Найбільш близької за технічним вмістом до заявленого винаходу є електронна гармата з ЛІНІЙНИМ термокатодом, описана в патенті на винахід України № 21440А, 1997р,МПК Н01 J 29/46, 29/48, авторів БАМовчана, ВАТімашова, ЕЛПіюка, взята нами за прототип Електронна гармата містить променевод, прискорюючий анод, з'єднаний високовольтними ізоляторами з катодним вузлом Анод кріпиться безпосередньо на променевод Катодний вузол містить у собі раму, плоский ізолятор, два катодотримачі, фокусуючий електрод Один катодотримач жорстко закріплений на рамі струмопровідною пластиною Другий катодотримач через пару струмопровідних пружин, а фокусуючий електрод твердою стійкою закріплені на плоскому ізоляторі, що вмонтований в раму Фокусуючий електрод, встановлений СПІВВІСНО з ЛІНІЙНИМ термокатодом, охоплюючи його двохгранною поверхнею, з'єднаний із клемою для подачі фокусуючої напруги Пари плоских струмопровідних пружин для кріплення одного катодотримача і пластина для кріплення другого катодотримача мають продовгуваті отвори для юстирування термокатода відносно фокусуючого електрода Для даної конструкції електронної гармати характерна нестабільність положення ЛІНІЙНОГО термокатода відносно фокусуючого електрода викликана різними умовами кріплення його КІНЦІВ Струмопровідні пружини і стійка, на яких кріпиться ЛІНІЙНИЙ термокатод, мають різну масу, виготовлені з різних матеріалів і в процесі про 43927 гріву подовжуються на різну довжину Регулювання положення ЛІНІЙНОЮ термокатода відносно фокусуючого електрода до початку роботи гармати не забезпечує стабільність його положення в процесі тривалої роботи гармати на різних потужностях електронного променя Крім того, в процесі тривалої роботи гармати відбувається нерівномірний прогрів різних сторін довгої, розташованої поблизу краю фокусуючого електрода стійки кріплення Це приводить до її вигину і кутового зсуву фокусуючого електрода щодо ЛІНІЙНОГО термокатода Подача негативного щодо ЛІНІЙНОГО термокатода потенціалу на фокусуючий електрод поліпшує фокусування електронної плями в меншій мірі, ніж погіршення фокусування, викликані нестабільністю положення ЛІНІЙНОГО термокатода відносно фокусуючого електрода Крім того, при подачі негативного щодо ЛІНІЙНОГО термокатода потенціалу на фокусуючий електрод відбувається зменшення струму електронного променя Для його відновлення необхідно збільшувати температуру нагрівання ЛІНІЙНОГО термокатода, що приводитьдо зменшення терміну його служби У даній конструкції гармати не вирішується також задача зменшення іонного бомбардування термокатода при роботі з напуском реактивних газів В основу даного винаходу покладена задача створення такої конструкції електронної гармати з ЛІНІЙНИМ термокатодом, яка б дозволила уникнути нестабільності положення ЛІНІЙНОГО термокатода відносно фокусуючого електрода, викликаної прогрівом деталей пушки в процесі тривалої роботи, шляхом симетричного розташування і виготовлення деталей кріплення, струмопідводу і натягу ЛІНІЙНОГО термокатода однаковими з обох КІНЦІВ ЛІНІЙНОГО термокатода, зменшити іонне бомбардування ЛІНІЙНОГО термокатода шляхом віддалення прискорюючого аноду від променевода і введення додаткової високовакуумної відкачки проміжку анод-променевод Ця задача вирішена тим, що запропоновано електронну гармату з ЛІНІЙНИМ термокатодом для електронно-променевого нагрівання, що включає променевод із закріпленим на ньому прискорюючим анодом, з'єднаним високовольтними ізоляторами через катодну плиту з катодним вузлом, що містить ЛІНІЙНИЙ термокатод, закріплений у двох катодотримачах, і фокусуючий електрод, СПІВВІСНО розташований і охоплений двохгранною поверхнею ЛІНІЙНИЙ термокатод, у якій, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, променевод відокремлений від прискорюючого анода за допомогою стійок, забезпечуючих жорстке закріплення прискорюючого анода на променеводі та утворення простору між ними, причому, прискорюючий анод вміщує жорстко зв'язану з ним пластину для герметичного розділення катодної та променеводної частин гармати, а катодний вузол містить два однакових струмопідводи, закріплених через кільцеві ізолятори на фокусуючому електроді і зв'язаних за допомогою плоских пружин і паралельно їм розташованих мідних струмопровідних пластин з катодотримачами, при цьому катодний вузол виконаний і закріплений на катодній плиті симетрично щодо вертикальної осі фокусуючого електрода Доцільно ПІД кільцеві ізолятори, через які струмопідводи кріпляться на фокусуючому електроді, встановити калібровані підкладки, що дозволить ре гулювати висоту розташування ЛІНІЙНОГО термокатода відносно фокусуючого електрода Доцільно отвори в струмопідводах для встановлення кільцевих ізоляторів виконати з допусками, що дає можливість регулювати місце розташування ЛІНІЙНОГО термокатода відносно фокусуючого електрода в горизонтальній площині В електронних пушках з ЛІНІЙНИМ термокатодом сформований електричним полем у просторі катод анод плоскопаралельний електронний промінь розходиться після проходження анодної щілини Тому віддалення анода від променевода приводить до збільшення розмірів електронного променя, що входить в променевод і погіршенню електронноогтгичних параметрів гармати Однак, при роботі з відхиленням електронного променя, звичайно застосовуваному в електронно-променевих установках, розсіяне магнітне поле відхиляючої системи променевода проникає за межі його корпуса і у напрямку анода має фокусуючу дію на електронний промінь Розбіжний електронний промінь зменшує кут розбіжності, що дозволяє віддалити анод від променевода на відстань до 70 - 80мм без помітного погіршення електронно-оптичних параметрів пушки Цієї відстані досить для реалізації додаткової высоко вакуумної відкачки проміжку між анодом і променеводом Запропонована конструкція дозволяє підвищити стабільність електронно-оптичних параметрів у процесі тривалої роботи гармати, продовжити термін безупинної роботи гармати як у вакуумному середовищі, так і в середовищі реактивних газів Винахід пояснюється докладним описом з посиланням на прикладені креслення Фіг 1 - загальний вид електронної гармати з ЛІНІЙНИМ термокатодом для електронно-променевого нагрівання, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, частковий розріз Фіг 2 - катодний вузол електронної гармати з ЛІНІЙНИМ термокатодом для електронно-променевого нагрівання, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, частковий розріз Запропонована електронна гармата з ЛІНІЙНИМ термокатодом для електронно-променевого нагрівання складається з променевода 1, що містить відхиляючу систему 16, і на корпусі якого за допомогою стійок 13 закріплений прискорюючий анод 2, що вміщує в собі пластину 14, яка розділяє катодну і променеводну частини електронної гармати, і який з'єднаний високовольтними ізоляторами 3 через катодну плиту 4 з катодним вузлом 5 (Фіг 1) Катодний вузол (Фіг 2) складається з фокусуючого електрода 12, на якому через кільцеві ізолятори 11 за допомогою фіксуючих гвинтів 17 закріплені два струмопідводи 10 з клемами 18 для подачі напруги розжарення ЛІНІЙНОГО термокатода ЛІНІЙНИЙ термокатод 6 закріплений у катодотримачах 7, з'єднаних гвинтовими з'єднаннями 19 через систему натягу і струмопідвода, що складається з мідних пластин 9 і плоских пружин 8,з струмопідводами 10 У катодотримачах 7 ЛІНІЙНИЙ термокатод 6 закріплюється вставкою 20 за допомогою гвинтів 21 Для запобігання можливого короткого замикання напруги розжарення ЛІНІЙНОГО термокатода встановлені обмежувальні стійки 22 Отвори в струмопідводах 10 для встановлення кільцевих ізоляторів 11 виконані з допуском для горизонтального регулювання положення катодотримачів 7 із закріпленим у них ЛІНІЙНИМ термокатодом 6 від 43927 носно фокусуючого електрода 12 Висоту розташування ЛІНІЙНОГО термокатода відносно фокусуючого електрода можна регулювати КІЛЬКІСТЮ каліброваних підкладок 15 під кільцевими ізоляторами 11 Як видно з прикладених креслень і приведеного опису, у запропонованій конструкції електронної гармати з ЛІНІЙНИМ термокатодом, на відміну від реальної конструкції прототипу, вузли закріплення обох КІНЦІВ ЛІНІЙНОГО термокатода і подачі на них напруги розжарення виконані однаковими і симетрично розташованими відносно фокусуючого електрода, анод віддалений від променеводної системи на відстань, що визначається висотою стійок кріплення, а розділяюча пластина дозволяє герметично відокремити катодну частину гармати від променеводної У цілому, запропонована електронна гармата забезпечує збільшення тривалості безупинної роботи, більш високу стабільність електронно-оптичних параметрів, що істотно підвищує стабільність і відтворення технологічних процесів плавки і випаровування різних матеріалів Найбільший ефект застосування запропонованої електронної гармати виражений у випадках, коли потрібен тривалий час безупинної роботи гармати, висока стабільність її електронно-огттичних параметрів Особливо важливе застосування запропонованої гармати при проведенні процесів плавки і випаровування в середовищі реактивних та інертних газів Пристрій працює в такий спосіб При розміщенні гармати запропонованої конструкції на електронно-променеву установку необхідно відокремити екраном, що закріплюється на розділяючій пластині 14, катодну частину камери, де знаходиться гармата, від променеводної і організувати окрему високовакуумну відкачку обох частин камери Загальний перетин відкритих отворів між основною камерою та променеводною частиною камери гармат більша ніж між двома частинами камери гармат, тому продуктивність засобів високо вакуум но і відкачки променеводної частини камери повинна бути більша катодної При подачі напруги від джерела розжарення до клем 18 струмопідводів 10 (Фіг 2) струм розжарення, проходячи через струмопровідні МІДНІ пластини 9, катодотримачі 7 і ЛІНІЙНИЙ термокатод 6, нагріває його до температури, при якій спостерігається емісія електронів При цьому ЛІНІЙНИЙ термокатод подовжується Плоскі молібденові пружини 8 забезпечують подовжнє розтяжне зусилля на лінійному термокатоді і при його подовженні дозволяють зберегти ЛІНІЙНІСТЬ термокатода і місце його розташування відносно фокусуючого електрода 12 Наступаюча при прогріві гармати в процесі тривалої роботи зміна розмірів струмопідводів, плоских пружин, катодотримачі в однакова на обох кінцях ЛІНІЙНОГО термокатода, тому положення ЛІНІЙНОГО термокатода відносно фокусуючого електрода в запропонованій гарматі більш стабільне, ніж у конструкції прототипу з Ж. Ж. Ж Фіг 1 Задане положення ЛІНІЙНОГО термокатода 6 відносно фокусуючого електрода 12, необхідне для оптимального режиму роботи пушки, забезпечується на етапі зборки регулюванням положення струмопідводів 10 і їхньою фіксацією гвинтами 17, а також підбором КІЛЬКОСТІ каліброваних підкладок 15 під кільцевими ізоляторами 11 При необхідності, для під фокусування фокальної плями на фокусуючий електрод 12 подається потенціал негативний стосовно потенціалу Л І НІЙНОГО термокатода ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90