CN108269724B - 电子枪及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子枪及其工作方法，其中，电子枪包括：发射阴极；底托，所述底托与所述发射阴极固定连接；灯罩，所述灯罩上具有主插销孔和备用插销孔；主插销，所述主插销用于通过所述主插销孔连接所述电子枪灯罩与所述底托，且使所述发射阴极位于所述灯罩中。所述灯罩上具有备用插销孔，则所述电子枪在使用过程中，使所述主插销处于高温环境下。所述主插销在高温下容易变脆变硬，导致在拆卸过程中容易断裂。如果所述主插销孔发生变形，或者所述主插销断裂，容易使部分主插销残留在所述主插销孔中，导致主插销孔被阻塞。如果主插销孔被阻塞，可以通过所述备用插销孔对所述灯罩进行安装，从而能够延长灯罩的寿命。

Description

电子枪及其工作方法

技术领域

本发明涉及金属冶炼技术领域，尤其涉及一种电子枪及其工作方法。

背景技术

电子枪是加速器的电子注入器，它发射出具有一定能量、一定流强、一定束流直径和发射角的电子束流注入到加速管。

电子枪是电子束熔炼(Electron Beam Melting，EBM)的能量来源，通过将高速电子束的动能转换为热能作为热源来进行金属熔炼的一种真空熔炼方法。在真空下，电子枪的阴极被加热产生热电子。在加速电压的作用下，热电子向阳极加速运动。由于聚束极的作用，电子束从阳极的中心孔通过，向下继续运动，经磁聚焦透镜的多次聚焦和磁偏转扫描透镜的调节，使电子束准确而集中地轰击到原料表面，使原料熔化。

电子枪主要由阴极、聚焦极和阳极三部分组成。阴极是电子的发射极，热发射式电子枪的阴极由灯丝阴极和发射阴极组成。热发射电子枪的发射阴极固定在底托上，底托通过插销固定在灯罩上，底托下面放着耐热绝缘的螺旋灯丝阴极。电流流过灯丝阴极，灯丝阴极烧热发射阴极，当发射阴极达到发射电子的温度时，就发射出电子来。

现有的电子枪的钼插销在发射电子的过程中容易发生断裂，降低灯罩的寿命。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种电子枪及其工作方法，能够延长灯罩的使用寿命。

为解决上述问题，本发明提供一种电子枪，包括：发射阴极；底托，所述底托与所述发射阴极固定连接；灯罩，所述灯罩上具有主插销孔和备用插销孔；主插销，所述主插销用于通过所述主插销孔连接所述电子枪灯罩与所述底托，且使所述发射阴极位于所述灯罩中。

可选的，所述灯罩为圆台型，灯罩侧壁表面为圆台面。

可选的，所述灯罩包括：相连的第一区域和第二区域，所述第一区域和第二区域沿所述灯罩的轴线方向设置，所述第二区域任意横截面的直径小于或等于所述第一区域任意横截面的直径，所述第一区域包括多个开口，所述开口在所述灯罩的厚度方向上贯穿所述灯罩，所述开口之间的灯罩构成壁柱。

可选的，所述主插销孔和备用插销孔位于所述第二区域的灯罩侧壁中，所述壁柱中心线平行于所述灯罩的母线，所述主插销孔位于所述壁柱中心线上，所述备用插销孔位于所述壁柱中心上。

可选的，所述开口的形状为跑道型，所述开口包括相对的第一侧壁和第二侧壁，以及连接所述第一侧壁和第二侧壁端部的第三侧壁，所述第一侧壁与第二侧壁为平面，所述第三侧壁为圆弧面。

可选的，所述底托包括：卡盘，所述卡盘为柱体，所述卡盘包括相对的第一端面和第二端面，两端分别与所述第一端面和第二端面连接的侧面，所述卡盘的横截面为圆环形，所述卡盘第一端面具有凹槽，所述第凹槽的侧壁在所述第一端面上的投影图形为圆弧形，所述凹槽侧壁与所述卡盘侧面平行；所述凹槽包括相对的第一端和第二端，所述凹槽的第一端的底部具有卡盘孔，所述卡盘孔在垂直于所述卡盘第一端面的方向上贯穿所述卡盘，自所述卡盘孔到所述凹槽第二端，所述凹槽的深度增加；所述主插销包括相对的第一端部和第二端部，所述第一端部用于位于所述主插销孔中，所述第二端部用于位于所述凹槽中。

可选的，所述凹槽的个数为两个，两个凹槽关于所述卡盘的中心轴对称。

可选的，所述主插销和主插销孔的个数为两个，两个主插销孔关于所述灯罩的轴线对称；所述备用插销孔的个数为偶数；所述主插销孔包括第一中心，所述备用插销孔包括第二中心，两个第一中心以及偶数个第二中心位于同一平面内，且所述第一中心和第二中心的公共面与所述灯罩的轴线垂直，两个第一中心以及偶数个第二中心的连线形成正多边形。

可选的，所述主插销孔与备用插销孔均为圆孔，且主插销孔与备用插销孔的直径相同。

可选的，还包括销杆，所述销杆位于所述备用插销孔中。

可选的，所述销杆的材料为钼。

可选的，所述灯罩的材料为钼。

相应的，本发明还提供一种电子枪的工作方法，包括：提供原料、备用插销和电子枪；通过所述电子枪对所述原料进行加热处理；所述加热处理之后，对所述原料进行冷却处理；所述冷却处理之后，从所述灯罩上取下所述发射阴极；从所述灯罩上取下发射阴极之后，如果所述主插销断裂，使备用插销通过所述备用插销孔连接所述底托与灯罩。

可选的，所述备用插销的材料为钼。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明技术方案提供的电子枪中，所述灯罩上具有备用插销孔，则所述电子枪在使用过程中，所述主插销处于高温环境下，容易使所述主插销的材料变脆变硬，导致所述主插销在拆卸过程中容易形变或断裂。如果所述主插销孔发生变形，或者所述主插销断裂，容易使部分主插销残留在所述主插销孔中，导致主插销孔被阻塞。如果所述主插销孔被阻塞，可以通过所述备用插销孔对所述灯罩进行安装，从而能够延长灯罩的寿命。

本发明技术方案提供的电子枪的工作方法中，所述灯罩上具有备用插销孔，则所述电子枪在使用过程中，使所述主插销处于高温环境下。所述主插销在高温下，材料容易变脆变硬，导致主插销在拆卸过程中容易断裂。如果主插销孔发生变形，或者所述主插销断裂，使部分主插销残留在所述主插销孔中，导致主插销孔被阻塞，可以通过所述备用插销孔对所述灯罩进行安装，从而能够延长灯罩的寿命。

附图说明

图1至图4是本发明的电子枪一实施例的结构示意图。

具体实施方式

电子枪灯罩存在诸多问题，例如电子枪的灯罩使用寿命短。

现结合一种电子枪灯罩的使用方法，分析电子枪灯罩寿命较短的原因：

通过电子枪熔炼金属原料的过程中，电子枪的发射阴极固定在底托上，底托通过主插销固定在灯罩上，底托下面放着耐热绝缘的螺旋灯丝阴极。电流流过灯丝阴极，灯丝阴极烧热发射阴极，当发射阴极达到发射电子的温度时，发射出电子束。电子束集中地轰击金属原料表面，使金属原料熔化。在熔炼过程中，由于灯丝对阴极进行加热，使主插销处理高温环境下。在高温作用下，主插销的塑性降低，硬度和脆性增加。在后续更换发射阴极，对底托进行拆卸的过程中，主插销容易发生断裂，使部分主插销残留在主插销孔中，从而使底托无法安装在灯罩上，导致灯罩寿命较短。

为解决所述技术问题，本发明提供了一种电子枪，包括：发射阴极；底托，所述底托与所述发射阴极固定连接；灯罩，所述灯罩上具有主插销孔和备用插销孔；主插销，所述主插销用于通过所述主插销孔连接所述电子枪灯罩与所述底托，且使所述发射阴极位于所述灯罩中。

其中，所述灯罩上具有备用插销孔，则所述电子枪在使用过程中，所述主插销处于高温环境下，容易使所述主插销的材料变脆变硬，导致所述主插销在拆卸过程中容易形变或断裂。如果所述主插销孔发生变形，或者所述主插销断裂，容易使部分主插销残留在所述主插销孔中，导致主插销孔被阻塞。如果所述主插销孔被阻塞，可以通过所述备用插销孔对所述灯罩进行安装，从而能够延长灯罩的寿命。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1至图4是本发明的电子枪一实施例各步骤的结构示意图。

请参考图1至图4，图4是灯罩100的结构示意图，图1中的灯罩100是图4中区域21沿切割线1-2的剖视图，图2是图1中支架和发射阴极150沿X方向的视图，图3是图1中卡盘120沿X方向的视图。

所述电子枪包括：发射阴极150；底托，所述底托与所述发射阴极150固定连接；灯罩100，所述灯罩100上具有主插销孔111和备用插销孔110；主插销112，所述主插销112通过所述主插销孔111连接所述灯罩100与所述底托，且使所述发射阴极150位于所述灯罩100中。

需要说明的是，所述灯罩100上具有备用插销孔110，则所述电子枪在使用过程中，如果所述主插销孔111变形，或者所述主插销112断裂，使部分主插销112残留在所述主插销孔111中或者使所述主插销孔111发生变形，容易导致主插销孔111被阻塞。如果所述主插销孔111被阻塞，可以通过所述备用插销孔110对所述灯罩100进行安装，从而能够延长灯罩100的寿命。

本实施例中，所述发射阴极150的材料为钽。

本实施例中，所述发射阴极150为圆柱体。所述发射阴极150中具有阴极孔，所述阴极孔在平行于所述发射阴极150母线的方向上贯穿所述发射阴极150。所述阴极孔为圆孔。

所述电子枪在使用过程中，发射阴极150发射出的电子通过所述阴极孔射出。

本实施例中，所述发射阴极150侧壁表面上具有连接杆151。所述连接杆151用于使所述发射阴极150固定在所述底托上。

本实施例中，所述连接杆151的材料为钨或钼。钨或钼的熔点较高，电子枪在使用过程中，钨或钼不容易融化。

本实施例中，所述底托包括：支架和卡盘120，所述支架用于将所述发射阴极150固定于所述卡盘120上，所述卡盘120用于将所述支架固定于所述灯罩100上。

具体的，所述支架包括：第一支架140和第二支架130。所述第一支架140位于所述第二支架中，所述第一支架140与所述第二支架130固定连接。

本实施例中，所述第一支架140为柱体，所述第一支架140的横截面为圆环形，所述发射阴极130位于所述第一支架140中。所述第二支架130为柱体，所述第二支架130的横截面为圆环形，

本实施例中，所述第一支架140表面具有卡槽，所述连接杆151位于所述卡槽中，所述连接杆151与所述卡槽侧壁紧密贴合，从而使所述发射阴极150安装于所述第一支架140上。

本实施例中，所述卡盘120为圆柱体，所述卡盘120横截面为圆环形。

本实施例中，所述卡盘120包括相对的第一端面和第二端面，连接所述第一端面和第二端面的侧面。所述第一端面和第二端面为圆环面。

本实施例中，所述卡盘120第一端面中具有第一卡盘孔，所述卡盘120第二端面中具有第二卡盘孔。所述第一卡盘孔和第二卡盘孔为圆孔，且所述第一卡盘孔和第二卡盘孔的中心轴重合，所述第一卡盘孔的直径小于所述第二卡盘孔的直径。

本实施例中，所述支架和发射阴极150位于所述第二卡盘孔中，且所述第二支架130侧壁与所述第二卡盘孔侧壁紧密贴合，从而使所述支架与所述卡盘120固定连接。

本实施例中，所述第一卡盘孔和第二卡盘孔构成卡盘孔，所述卡盘孔贯穿所述卡盘。

本实施例中，所述卡盘120第一端面具有凹槽122，所述第凹槽122侧壁在所述第一端面的投影图形为圆弧形，所述凹槽122侧壁与所述卡盘120侧面平行，所述凹槽122第一端的底部具有卡盘孔121，所述卡盘孔121在垂直于所述卡盘120表面的方向上贯穿所述卡盘120，自所述卡盘孔121第一端到所述凹槽122第二端，所述凹槽122的深度增加。

本实施例中，所述凹槽122的个数为两个，两个所述凹槽122关于所述卡盘120的中心轴对称，即任意一个凹槽122以所述卡盘120的中心轴为轴旋转180度与另一凹槽122重合。在其他实施例中，所述凹槽的个数还可以为其他值。

本实施例中，所述灯罩100为圆台型，所述灯罩100侧壁表面为圆台面。

本实施例中，所述灯罩100包括：相连的第一区域和第二区域，所述第一区域和第二区域沿所述灯罩100的轴线方向设置，所述第二区域任意横截面的直径小于或等于所述第一区域任意横截面的直径。

所述卡盘120外壁的直径大于所述灯罩100内侧壁横截面的最小直径，且小于所述灯罩100内侧壁横截面的最大直径。

所述卡盘120侧面与所述第一区域灯罩100侧壁接触。且所述第二端面和主插销孔111处的灯罩100横截面之间的灯罩100侧壁与所述卡盘100侧面接触。

本实施例中，所述第一区域包括多个开口101，所述开口101在所述灯罩100的厚度方向上贯穿所述灯罩100，所述开口101之间的灯罩100构成壁柱。所述开口101能够增加所述灯罩100内空气流动，从而增加灯罩100的散热，降低灯罩100的温度。

本实施例中，所述开口101为跑道型。所述开口101包括相对的第一侧壁和第二侧壁，以及连接所述第一侧壁和第二侧壁端部的第三侧壁，所述第一侧壁与第二侧壁为平面，所述第三侧壁为圆弧面。跑道型开口101不具有尖端，能够减少尖端放电对电子枪中产生的电子的影响。

本实施例中，所述主插销孔111和备用插销孔110位于所述第二区域的灯罩100侧壁中，所述壁柱轴线平行于所述灯罩100的母线，所述主插销孔111位于壁柱轴线上，所述备用插销孔110位于所述壁柱轴线上。

本实施例中，所述开口101的个数为6个。在其他实施例中，所述开口的个数还可以为其他值。

本实施例中，所述开口101之间的距离相等。

本实施例中，所述壁柱的个数与所述开口101的个数相同。具体的，所述壁柱的个数为6个。

本实施例中，所述凹槽122的个数为两个，则所述主插销112的个数为2个。在其他实施例中，所述主插销的个数还可以为其他值。

所述主插销112和主插销孔111的个数为两个，两个主插销孔111关于所述灯罩100的轴线对称，即任意一个主插销孔111围绕所述灯罩100的中心轴旋转180度与另一个主插销孔111重合。

本实施例中，所述主插销孔111包括第一中心，

本实施例中，所述备用插销孔110的个数为偶数。所述备用插销孔110包括第二中心。

两个第一中心以及偶数个第二中心位于同一平面内，且所述第一中心和第二中心的公共面与所述灯罩100的中心轴垂直，两个第一中心以及偶数个第二中心的连线形成正多边形。

本实施例中，所述主插销孔111与备用插销孔110均为圆孔，且主插销孔111与备用插销孔112的直径相同。

本实施例中，所述备用插销孔110的个数与所述主插销孔111的个数之和与所述壁柱的个数相同。具体的，本实施例中，所述备用插销孔110的个数为四个。

本实施例中，所述主插销112包括相对的第一端部和第二端部，所述第一端部用于位于所述主插销孔111中，所述第二端部用于位于所述卡盘120的凹槽122中。

本实施例中，所述主插销112的材料为钼。钼具有较高的熔点，在高温下不容易融化，且所述主插销112与灯罩100的材料相同，能够减小由于主插销112与灯罩100的热膨胀系数不匹配在所述主插销112与灯罩100中产生的应力。

本实施例中，所述电子枪还包括销杆，所述销杆位于所述备用插销孔110中。所述销杆能够堵塞所述主插销孔111，在电子枪工作过程中，所述销杆能够降低所述备用插销孔110对所产生电子的影响。

本实施例中，所述销杆与所述灯罩100的材料相同。所述销杆与所述灯罩100的材料相同能够减小热胀冷缩系数不匹配在所述销杆与所述灯罩100中产生的应力。

具体的，本实施例中，所述销杆的材料为钼。

本实施例中，所述电子枪还包括：灯丝阴极(图中未示出)，所述灯丝阴极位于所述灯罩100内，所述灯丝阴极用于对发射阴极150进行加热，使所述发射阴极150发射出电子。

综上，本发明实施例提供的电子枪中，所述灯罩上具有备用插销孔，则所述电子枪在使用过程中，所述主插销处于高温环境下，容易使所述主插销的材料变脆变硬，导致所述主插销在拆卸过程中容易形变或断裂。如果所述主插销孔发生变形，或者所述主插销断裂，容易使部分主插销残留在所述主插销孔中，导致主插销孔被阻塞。如果所述主插销孔被阻塞，可以通过所述备用插销孔对所述灯罩进行安装，从而能够延长灯罩的寿命。

本发明的实施例还提供了一种电子枪的工作方法，包括：提供原料、备用插销和电子枪。

所述原料可以为铁粉或钛粉。在其他实施例中，所述原料还可以钽或铁等。

本实施例中，所述电子枪与图1至图4所示的电子枪相同。在此不做赘述。

本实施例中，所述备用插销与主插销的材料相同。具体的，所述备用插销的材料为钼。

通过所述电子枪对所述原料进行加热处理；所述加热处理之后，对所述原料进行冷却处理。

需要说明的是，本实施例中需要对金属进行熔炼。所述加热处理的温度较高，所述加热处理和冷却处理之后，所述主插销容易变脆变硬，从而导致所述主插销容易断裂。

所述冷却处理之后，取出所述发射阴极。

由于所述主插销经过加热处理和冷却处理之后，塑性降低，硬度和脆性增加，在取出所述发射阴极的过程中所述主插销容易断裂，使部分主插销残留在主插销孔中，堵塞所述主插销孔。

从所述灯罩上取出所述发射阴极之后，如果所述主插销断裂，使备用插销通过所述备用插销孔连接所述底托与灯罩。

使备用插销通过所述备用插销孔连接所述底托与灯罩，能够使所述灯罩重复使用，从而能够增加灯罩的寿命。

综上，本发明技术方案提供的电子枪的工作方法中，所述灯罩上具有备用插销孔，则所述电子枪在使用过程中，使所述主插销处于高温环境下。所述主插销在高温下，材料容易变脆变硬，导致在拆卸过程中容易断裂。如果主插销孔发生变形，或者所述主插销断裂，使部分主插销残留在所述主插销孔中，导致主插销孔被阻塞，可以通过所述备用插销孔对所述灯罩进行安装，从而能够延长灯罩的寿命。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (14)

1.一种电子枪，其特征在于，包括：

发射阴极；

底托，所述底托与所述发射阴极固定连接；

灯罩，所述灯罩上具有主插销孔和备用插销孔；

主插销，所述主插销用于通过所述主插销孔连接所述电子枪灯罩与所述底托，且使所述发射阴极位于所述灯罩中。

2.如权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述灯罩为圆台型，灯罩侧壁表面为圆台面。

3.如权利要求2所述的电子枪，其特征在于，所述灯罩包括：相连的第一区域和第二区域，所述第一区域和第二区域沿所述灯罩的轴线方向设置，所述第二区域任意横截面的直径小于或等于所述第一区域任意横截面的直径，所述第一区域包括多个开口，所述开口在所述灯罩的厚度方向上贯穿所述灯罩，所述开口之间的灯罩构成壁柱。

4.如权利要求3所述的电子枪，其特征在于，所述主插销孔和备用插销孔位于所述第二区域的灯罩侧壁中，所述壁柱中心线平行于所述灯罩的母线，所述主插销孔位于所述壁柱中心线上，所述备用插销孔位于所述壁柱中心上。

5.如权利要求3所述的电子枪，其特征在于，所述开口的形状为跑道型，所述开口包括相对的第一侧壁和第二侧壁，以及连接所述第一侧壁和第二侧壁端部的第三侧壁，所述第一侧壁与第二侧壁为平面，所述第三侧壁为圆弧面。

6.如权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述底托包括：卡盘，所述卡盘为柱体，所述卡盘包括相对的第一端面和第二端面，两端分别与所述第一端面和第二端面连接的侧面，所述卡盘的横截面为圆环形，所述卡盘第一端面具有凹槽，所述凹槽的侧壁在所述第一端面上的投影图形为圆弧形，所述凹槽侧壁与所述卡盘侧面平行；

所述凹槽包括相对的第一端和第二端，所述凹槽的第一端的底部具有卡盘孔，所述卡盘孔在垂直于所述卡盘第一端面的方向上贯穿所述卡盘，自所述卡盘孔到所述凹槽第二端，所述凹槽的深度增加；

所述主插销包括相对的第一端部和第二端部，所述第一端部用于位于所述主插销孔中，所述第二端部用于位于所述凹槽中。

7.如权利要求6所述的电子枪，其特征在于，所述凹槽的个数为两个，两个凹槽关于所述卡盘的中心轴对称。

8.如权利要求6所述的电子枪，其特征在于，所述主插销和主插销孔的个数为两个，两个主插销孔关于所述灯罩的轴线对称；所述备用插销孔的个数为偶数；

所述主插销孔包括第一中心，所述备用插销孔包括第二中心，两个第一中心以及偶数个第二中心位于同一平面内，且所述第一中心和第二中心的公共面与所述灯罩的轴线垂直，两个第一中心以及偶数个第二中心的连线形成正多边形。

9.如权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述主插销孔与备用插销孔均为圆孔，且主插销孔与备用插销孔的直径相同。

10.如权利要求1所述的电子枪，其特征在于，还包括销杆，所述销杆位于所述备用插销孔中。

11.如权利要求10所述的电子枪，其特征在于，所述销杆的材料为钼。

12.如权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述灯罩的材料为钼。

13.一种电子枪的工作方法，其特征在于，包括：

提供原料、备用插销和如权利要求1至权利要求12任意一项所述的电子枪；

通过所述电子枪对所述原料进行加热处理；

所述加热处理之后，对所述原料进行冷却处理；

所述冷却处理之后，从所述灯罩上取下所述发射阴极；

从所述灯罩上取下发射阴极之后，如果所述主插销断裂，使备用插销通过所述备用插销孔连接所述底托与灯罩。

14.如权利要求13所述的电子枪的工作方法，其特征在于，所述备用插销的材料为钼。