專利名稱:平行場空心陰極電子槍的制作方法
本實(shí)用新型屬于真空鍍膜機(jī)中的核心設(shè)備。
目前工業(yè)上所用的空心陰極離子鍍膜機(jī)中的熱源——空心陰極放電電子槍(簡稱HCD槍)皆屬于電場與磁場相垂直的結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)的電子槍具有四個(gè)電磁場線圈，且有一個(gè)輔助陽極，另加轟擊極，需要支承機(jī)構(gòu)和冷卻裝置。如美國的Moley和smith，日本的Sato和小宮宗治、鶴崗等家研制的真空離子鍍膜機(jī)中所用的電子槍均為此種電場與磁場相垂直的結(jié)構(gòu)。這種電子槍結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，由于所產(chǎn)生的電子束不對稱，因而不能打到坩堝中心，對于離化率和離子密度的合理分布有一定的影響。
本實(shí)用新型的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有空心陰極電子槍，提供一種具有結(jié)構(gòu)簡單，能產(chǎn)生對稱電子束，離化率高的電子槍。
本實(shí)用新型的要點(diǎn)是，將電子槍中原來由漆包線繞制而成的四個(gè)各種參數(shù)都不同的電磁場改為只有兩個(gè)用導(dǎo)電性能好的金屬管繞制而成的參數(shù)完全相同的電磁場，在布置上由原來的電場與磁場相垂直，改為電場與磁場相平行；廢棄了原來電子槍中的輔助陽極；改變了原來專門加的轟擊極，在本實(shí)用新型中采用充氣管兼做轟擊極；取消原電子槍中的支承機(jī)構(gòu)和冷卻裝置，從而使電子槍的結(jié)構(gòu)大為簡化。
本實(shí)用新型的具體組成如附圖所示，〔1〕空心陰極，〔2〕陰極套，〔3〕空心陰極聚焦極，〔4〕工件轉(zhuǎn)架，〔5〕電熱器，〔6〕電子束，〔7〕坩堝聚焦極，〔8〕真空室，〔9〕充氣管兼做轟擊極，〔11〕坩堝，〔10〕永久磁鐵。圖中L、D分別為空心陰極聚焦極〔3〕和坩堝聚焦極〔7〕間的水平距離和垂直距離，S、N為兩聚焦極的磁極性方向，P為真空系統(tǒng)。Ar、N2箭頭所示為充氣管〔9〕位置，X、Z和X′、Z′為聚焦極磁場坐標(biāo)。
本實(shí)用新型的空心陰極〔1〕最好用鉭管制成，在空心陰極〔1〕的外面裝有陰極套〔2〕，陰極套〔2〕可用石英管制成，空心陰極〔1〕與空心陰極水冷電極的連接由一個(gè)活動夾頭來完成，空心陰極〔1〕的聚焦極〔3〕及坩堝聚焦極〔7〕是用導(dǎo)電性能良好的金屬管(如紫銅管)繞制而成，一般繞7～10圈，且匝間進(jìn)行絕緣處理。此兩個(gè)聚焦極的各種參數(shù)(如安匝數(shù)、平均直徑等)完全一樣，形成一種電場和磁場相平行的復(fù)合電磁場，這兩個(gè)電磁場兼有偏轉(zhuǎn)和聚焦的作用。空心陰極的聚焦極〔3〕與其空心陰極〔1〕共軸，偏心距為零，空心陰極聚焦極〔3〕與坩堝聚焦極〔7〕之間的垂直距離D與水平距離L相等。充氣管〔9〕既能充氣又可加電壓而兼做轟擊極。為增加坩堝聚焦極〔7〕的效果和調(diào)整電子束的位置，本實(shí)用新型在坩堝水冷電極上端加上一可任意調(diào)整的永久磁鐵〔10〕。
本實(shí)用新型的運(yùn)行機(jī)制以向工件鍍氦化鈦薄膜為例，首先向空心陰極〔1〕通入氬氣，在電場作用下使氬氣電離而成等離子體，正離子轟擊陰極達(dá)2400K使其發(fā)射電子，形成電子束，經(jīng)聚焦和偏轉(zhuǎn)后打到坩堝〔11〕熔池中，使坩堝〔11〕中的鈦熔化并蒸發(fā)和電離；再向充氣管〔9〕通入氦氣，則工件表面上就生成堅(jiān)硬而牢固的仿金氦化鈦薄膜。完成這樣一個(gè)工藝過程的真空離子鍍膜機(jī)除電子槍外，還有相應(yīng)的真空系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)，充氣系統(tǒng)、電控和電拖動系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的電子槍不僅可用于真空鍍膜機(jī)，還可用于真空提純，高純、稀有、難熔金屬的熔煉、真空加熱去氣，真空焊接，區(qū)熔等設(shè)備。
本實(shí)用新型具有體積小，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，操作方便，引弧容易，離化率高，性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種包含有空心陰極〔1〕及其聚焦極〔3〕、坩堝〔11〕及其聚焦極〔7〕、工件轉(zhuǎn)架〔4〕、電熱器〔5〕、充氣管〔9〕的空心陰極電子槍，其特征在于，該電子槍中的空心陰極聚焦極〔3〕與空心陰極〔1〕共軸，偏心距為零，其空心陰極聚焦極〔3〕與坩堝聚焦極〔7〕的結(jié)構(gòu)及參數(shù)完全相同，其間的水平與垂直距離相等，形成電場與磁場相平行，廢棄了傳統(tǒng)的輔助陽極，采用充氣管〔9〕兼做轟擊極，在坩堝水冷電極上端加一可調(diào)整的永久磁鐵〔10〕。
2.如權(quán)利要求
1所述的空心陰極電子槍。其特征在于，所說的空心陰極聚焦極〔3〕及坩堝聚焦極〔7〕是由導(dǎo)電性能良好的金屬管繞制而成，且匝間進(jìn)行了絕緣處理。
3.如權(quán)利要求
1所述的空心陰極電子槍，其特征在于，在空心陰極〔1〕的外面裝有陰極套〔2〕，該空心陰極〔1〕與空心陰極水冷電極的連接由一個(gè)活動夾頭來完成。
專利摘要
本實(shí)用新型屬于真空鍍膜機(jī)中的電子槍，它改變了傳統(tǒng)的空心陰極電子槍中的電場與磁場相垂直的結(jié)構(gòu)，采用了電場與磁場相平行的布置方式。使空心陰極聚焦極與其空心陰極共軸，其空心陰極聚焦極與坩堝聚焦極的結(jié)構(gòu)及參數(shù)完全相同，其間的水平與垂直距離相等。廢棄了傳統(tǒng)的輔助陽極，采用充氣管兼做轟擊極。取消了支承機(jī)構(gòu)和冷卻裝置。從而使電子槍的結(jié)構(gòu)大為簡化，并具有體積小，成本低，操作方便，離化率高，性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H01J37/065GK86201415SQ86201415
公開日1986年11月19日 申請日期1986年3月15日
發(fā)明者張樹林 申請人:東北工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan