專利名稱：一種電子槍的槍芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種冶煉用設(shè)備部件，尤指一種電子槍槍芯的結(jié)構(gòu)改良。
背景技術(shù)：
電子束熔煉爐的電子槍是冶煉工藝用的產(chǎn)生電子束的裝置，主要用來引出冶煉工 藝所需要的具有一定方向和光斑直徑大小的電子束，其引出的電子束能夠?qū)﹄y熔金屬、合 金及其化合物和復(fù)合材料(這些材料具有獨特的高熔點以及其他一些特有的性能，因此， 在國民經(jīng)濟中占有重要地位，尤其是在國防軍工、航空航天、電子信息、能源、防化、冶金和 核工業(yè)等領(lǐng)域有著不可替代的作用，受到世界各國的高度重視，已成為材料科學界最為活 躍的研究)進行熔煉，以到達提純或拉單晶等多種目的。因此電子槍是電子束爐的關(guān)鍵核 心部件，而槍芯是電子槍產(chǎn)生電子束的部件。槍芯是電子槍產(chǎn)生電子束的發(fā)生系統(tǒng)，電子槍槍芯的高壓靜電場一般設(shè)計為由一 根燈絲和三個電極組成，三個電極分別為陰極、聚束極、陽極。陰極和聚束極等電位，陽極接 地。只有在合理的設(shè)計和選擇這三個電極之間的形狀及其之間的距離、間隙的情況下，才可 使各電極在接上相應(yīng)的工作電壓之后在其空間產(chǎn)生合適形狀的等電位分布，形成一個理想 的高壓靜電場。因此，電子束發(fā)生系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)直接影響一個電子槍的性能、發(fā)射能力以及電 子束的軌跡，進而影響到整個電子槍的性能。因此，在某種意義上可以認為槍芯是電子束 爐核心的核心部件。槍芯的工作原理對槍芯的燈絲加上低壓大電流使其能夠本身發(fā)熱，同時在陰極 塊和燈絲之間加上250(Γ3000伏特的直流電壓，在這種情況下(高溫和電壓)，燈絲發(fā)出電 子，這些從燈絲上發(fā)出的電子轟擊到陰極塊上，(這里燈絲發(fā)出的電子轟擊到陰極上的電流 即是大家通常說的轟擊電流)，從而使陰極塊溫度升高到2000°C以上，同樣，陰極塊在陰極 與陽極之間幾萬伏特的高壓下溢出電子飛向陽極，這些電子形成的電流即通常所說的電子 束爐的束電流。其后電子束經(jīng)過陽極孔進入電子光路系統(tǒng)，最后轟擊到要熔煉的料上進行 熔煉。電子槍的槍芯是在真空狀態(tài)下工作的，因此密封的好壞直接決定著電子槍能夠工 作使用，但電子槍槍芯的燈絲32的溫度在2000多度以上，并且陰極塊36在轟擊電流的加 熱下，其表面的工作溫度也在2000度以上，因此電子槍槍芯產(chǎn)生的大量熱量就會對槍芯的 密封構(gòu)成了很大的威脅，因此要對槍芯的冷卻就顯得十分必要。若槍芯采用水冷方式，則槍芯中要有很多水路，因為在電極中通有電流時電極會 產(chǎn)生熱量，所以冷卻水只能通過高壓電極作為冷卻水路(結(jié)構(gòu)變的比較復(fù)雜，體積也較 大)。而水箱的電壓卻是零電壓，因此，在槍芯和水箱之間存在著壓差，所以要在槍芯和水箱 之間加上很長的絕緣冷卻水管，以增加電阻來減小冷卻水中的電流，從而減小通過冷卻水 帶走的功率損失。若不采用較長的冷卻水管，則會造成電子槍槍芯燈絲的的功率上不去，從 而造成電子槍的實際使用功率上不去，或者就是電子槍的使用功率能夠達到，但在冷卻水 通過管路時損失了大量的功率，從而也帶來了電源的配置等方面成本提高的弊端等等。在槍芯內(nèi)焊點較多，高溫下易漏水從而破壞真空，且陰極塊因漏水而致廢，致使電子槍不能工作。另外電子槍工作時，與燈絲和陰極塊相連接的相關(guān)零部件均會處在高溫之下，若涉及到燈絲與陰極塊之間的距離的基準定位點選擇不恰當，則相關(guān)零部件的熱膨脹會造成 燈絲與陰極塊之間的距離變化較大，從而對所引出的電子束的形狀和束流大小以及陰極塊 和燈絲壽命等造成的影響不容忽視。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種電子槍槍芯的改良結(jié)構(gòu)，其可以改進現(xiàn)有電子槍的 性能，使之可以減小體積、減少焊接而克服易泄漏的缺陷。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下設(shè)計方案一種電子槍的槍芯，包括由陰極、聚束極、陽極、燈絲和極芯構(gòu)成的槍芯本體，其中 陰極、聚束極、陽極和燈絲位于發(fā)射頭內(nèi)，在極芯的上部外圍套有絕緣及散熱體，在套有絕 緣及散熱體的局部段接出一對橫向接線柱，極芯的頂端固定接有縱向接線柱；所述的燈絲 通過燈絲固定塊與一套在極芯上的燈絲電極筒連接，將燈絲、燈絲固定塊、燈絲電極筒和極 芯一體部件制成；所述散熱體為一對上、下分別設(shè)置的散熱塊，所述極芯上部外圍套有的絕 緣體為一組相互分離設(shè)置的絕緣磁座和絕緣筒，絕緣磁座緊鄰發(fā)射頭，上散熱塊、上橫向接 線柱位于絕緣筒的上方，下散熱塊、下橫向接線柱位于絕緣筒的下方，絕緣筒與下方部件接 合部置有碟簧。在槍芯的外面加上一個安全罩，在安全罩上安裝一個風機；在槍芯的頂端設(shè)置一 可起散熱作用的圓板；將上、下散熱塊外表面加工成翅面形狀。所述的極芯相對其外圍部件自由滑動。本實用新型的優(yōu)點是1.開設(shè)風冷管道，其結(jié)構(gòu)緊湊，冷卻效果好，且克服了水冷方式的弊端。2.通過對定位點選擇的調(diào)整，可以減小熱膨脹所造成的不利影響，從而延長槍芯 的陰極塊和燈絲壽命。3.碟簧組的選用，可避免電子槍槍芯的一些部件因溫度過高發(fā)生變形或損壞以及 電子槍系統(tǒng)的真空度的破壞。4.能夠減少焊接，從而克服易泄漏的缺陷。

圖1為本實用新型電子槍的槍芯結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
圖1示出了本實用新型電子槍的槍芯一實施例結(jié)構(gòu)，其中，本實用新型電子槍的 槍芯是由陰極、聚束極、陽極、燈絲和極芯等相關(guān)部件構(gòu)成的槍芯本體，其中陰極36、聚束極 37、陽極38和燈絲32位于發(fā)射頭內(nèi)，該發(fā)射頭內(nèi)的功能部件由大屏蔽罩21、小屏蔽罩30 及下罩34組成。在槍芯內(nèi)最中心部分是極芯12，極芯的外圍緊套有燈絲電極筒(也即內(nèi) 筒)10，最外圍是外筒17，燈絲電極筒10的下頭端位于槍芯發(fā)射頭內(nèi)，并與承擔定位燈絲32的燈絲固定塊28連接。在極芯的上部外圍套有絕緣及散熱體，并在(套有絕緣及)上下兩 個散熱體的局部接出一對橫向接線柱8，一縱向接線柱3通過接線柱座5及絕緣座6固定在 極芯12的頂端。本實用新型的一重要改進點在于對定位點的選擇電子槍工作時，與燈絲32和陰 極塊36相連接的相關(guān)零部件均會處在高溫之下，若涉及到燈絲與陰極塊之間的距離的基 準定位點選擇不恰當，則相關(guān)零部件的熱膨脹會造成燈絲32與陰極塊36之間的距離變化 較大，從而對所引出的電子束的形狀和束流大小以及陰極塊和燈絲壽命等造成的影響不容 忽視。為盡可能的減小熱膨脹所造成的不利影響，本實用新型電子槍將與燈絲緊密相連的 幾個部件(燈絲電極筒10、極芯12、燈絲固定塊28和燈絲32等)制為一個整體部件，以絕 緣磁環(huán)19的下端面為基準定位，其它部分可以自由伸長或縮短，這樣對燈絲32與陰極塊36 之間的距離造成影響的只有磁環(huán)19和燈絲32之間的這段距離，從而大大改善了現(xiàn)有技術(shù) 中以散熱件9為安裝定位點，燈絲32和陰極塊36之間的距離因受高溫熱影響大的弊端，使 其影響幾乎減小到了最小。本實施例結(jié)構(gòu)中，在極芯12的上部外圍套有絕緣及散熱體，其 中散熱體為一對上、下分別設(shè)置的散熱塊9、15，所述極芯上部外圍套有的絕緣體為一組相 互分離設(shè)置的絕緣磁座16和絕緣筒11，絕緣磁座16緊鄰發(fā)射頭，上散熱塊9、上橫向接線 柱8位于絕緣筒11的上方，下散熱塊15、下橫向接線柱位于絕緣筒11的下方?？紤]槍芯工 作時，燈絲電極筒10應(yīng)向上自由伸長，零件11也應(yīng)跟著向上移動，會在散熱塊9和絕緣筒 11處的密封處出現(xiàn)密封不嚴而漏氣的現(xiàn)象發(fā)生，另此時若自由伸長的部分不能自動向上伸 長的話，則為了保證燈絲32與陰極塊36之間的距離在可允許的范圍內(nèi)變化的愿望同樣不 能實現(xiàn)，因此，在絕緣筒11與下方部件接合部加上一組蝶形彈簧14(利用其在小空間內(nèi)具 有較大載荷容量的特點)就可以達到槍芯在熱脹時會自動向上自由伸展而不漏氣。同時絕 緣筒11和散熱塊15之間的密封采用徑向密封(如圖中所示，加入0型密封圈1)，在絕緣筒 11自由向上滑動時而不漏氣?？傮w來說，其結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。本實用新型的另一重要改進點在于電子槍槍芯采用風冷的方式進行冷卻在槍芯的外面加上一個安全罩40 (為防止人接觸到幾萬伏特的高壓)，而風機39就安裝在這個 安全罩上，能夠?qū)﹄娮訕寴屝敬碉L，槍芯通過在槍芯的頂端設(shè)置的圓板2和上散熱塊9和下 散熱塊15把槍芯產(chǎn)生的熱量及時的散發(fā)出去。另把槍芯的上散熱塊9和下散熱塊15的 外表面加工成翅面形狀，增加散熱面積，其結(jié)構(gòu)緊湊、簡單，且散熱效果好，克服了國內(nèi)有些 單位槍芯冷卻采用的水冷方式所造成的體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和焊接點多而造成的易泄漏等缺 點ο槍芯在工作時，極芯12和燈絲電極筒10的熱膨脹大小不同，同樣會產(chǎn)生不希望的 事情發(fā)生，本結(jié)構(gòu)采用極芯12與其周圍所接觸的零件間自由滑動而不會造成機構(gòu)的干涉 變形或者漏氣的弊端等。由于本實用新型對電子槍槍芯結(jié)構(gòu)的改良，使得電子槍性能更好，有效的延長了 電子槍的使用壽命。上述各實施例可在不脫離本實用新型的范圍下加以若干變化，故以上的說明所包 含及附圖中所示的結(jié)構(gòu)應(yīng)視為例示性，而非用以限制本實用新型的申請專利范圍。
權(quán)利要求一種電子槍的槍芯，包括由陰極、聚束極、陽極、燈絲和極芯構(gòu)成的槍芯本體，其中陰極、聚束極、陽極和燈絲位于發(fā)射頭內(nèi)，在極芯的上部外圍套有絕緣及散熱體，在套有絕緣及散熱體的局部段接出一對橫向接線柱，極芯的頂端固定接有縱向接線柱；所述的燈絲通過燈絲固定塊與一套在極芯上的燈絲電極筒連接，其特征在于將燈絲、燈絲固定塊、燈絲電極筒和極芯一體部件制成；所述散熱體為一對上、下分別設(shè)置的散熱塊，所述極芯上部外圍套有的絕緣體為一組相互分離設(shè)置的絕緣磁座和絕緣筒，絕緣磁座緊鄰發(fā)射頭，上散熱塊、上橫向接線柱位于絕緣筒的上方，下散熱塊、下橫向接線柱位于絕緣筒的下方，絕緣筒與下方部件接合部置有碟簧；在槍芯的外面加上一個安全罩，在安全罩上安裝至少一風機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子槍的槍芯，其特征在于在槍芯的頂端設(shè)置一可起散熱 作用的圓板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子槍的槍芯，其特征在于所述的上、下散熱塊外表面加工 成翅面形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子槍的槍芯，其特征在于絕緣筒和下散熱塊之間的密封 采用徑向密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子槍的槍芯，其特征在于所述的極芯相對其外圍部件自由滑動。
專利摘要一種電子槍的槍芯，包括由陰極、聚束極、陽極、燈絲和極芯構(gòu)成的槍芯本體，極芯的上部外圍套有絕緣及散熱體，在套有絕緣及散熱體的局部段接出一對橫向接線柱，極芯的頂端固定接有縱向接線柱；所述的燈絲通過燈絲固定塊與一套在極芯上的燈絲電極筒連接，將燈絲、燈絲固定塊、燈絲電極筒和極芯一體部件制成；絕緣筒與下方部件接合部置有碟簧。在槍芯的外面加上一個安全罩，在安全罩上安裝至少一風機。所述的極芯相對其外圍部件自由滑動。其可以改進現(xiàn)有電子槍的性能，使之可以減小體積。
文檔編號H01J3/02GK201590387SQ200920277950
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者周新明, 孫照富 申請人:北京有色金屬研究總院