CN114864128A - 一种电子束电磁偏转装置及偏转器 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子束传输技术领域，公开了一种电子束电磁偏转装置及导通管，电子束电磁偏转装置包括偏转机构，偏转机构包括：X偏转线圈组,X偏转线圈组包括两个沿Y向间隔设置的铁芯组件；Y偏转线圈组，Y偏转线圈组包括两个沿X向间隔设置的铁芯组件；铁芯组件包括铁芯和线圈，X偏转线圈组的铁芯沿X向设置，X偏转线圈组的两个线圈串联形成第一回路，Y偏转线圈组的铁芯沿Y向设置，Y偏转线圈组的两个线圈串联形成第二回路；四个铁芯在同一平面内首尾相连，形成允许通导管穿过的空间，第一回路和第二回路内的电流被配置为能够改变，以改变空间内的磁场方向或者磁场大小。在平面内形成X、Y两个方向的磁场，对电子束的轴向角度进行偏转。

Description

一种电子束电磁偏转装置及偏转器

技术领域

本发明涉及电子束传输技术领域，尤其涉及一种电子束电磁偏转装置及偏转器。

背景技术

电子束，为电子经过汇集成束，利用电子枪中阴极所产生的电子在阴阳极间的高压(25-300KV)加速电场作用下被加速至很高的速度(0.3-0.7倍光速)，经透镜会聚作用后，形成密集的高速电子流。

在电子束传输系统中，电子束经通导管运动时，由于出光点和电子加速器等装配误差的影响，电子束与通导管在空间位置上往往存在角度差异，导致电子束与通导管不同轴，角度差异过大时，将导致电子束无法达到下一基准点，致使电子束传输系统失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子束电磁偏转装置，对电子束的轴向角度进行偏转。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种电子束电磁偏转装置，包括偏转机构，所述偏转机构包括：

X偏转线圈组，所述X偏转线圈组包括两个沿Y向间隔设置的铁芯组件；

Y偏转线圈组，所述Y偏转线圈组包括两个沿X向间隔设置的所述铁芯组件；

所述铁芯组件包括铁芯和线圈，所述线圈绕置于所述铁芯上，所述X偏转线圈组的所述铁芯沿X向设置，且所述X偏转线圈组的两个所述线圈串联形成第一回路，所述Y偏转线圈组的所述铁芯沿Y向设置，且所述Y偏转线圈组的两个所述线圈串联形成第二回路；

四个所述铁芯在同一平面内首尾相连，并形成允许通导管穿过的空间，所述第一回路和所述第二回路内的电流被配置为能够改变，以改变所述空间内的磁场方向或者磁场大小。

作为优选，还包括有印制电路板，所述印制电路板与所述线圈的引出线相接。

作为优选，所述偏转机构设置有两个，且两个所述偏转机构的中心线重合。

作为优选，两个所述偏转机构之间连接有等高柱，所述等高柱与所述铁芯之间可拆卸连接。

作为优选，两个所述偏转机构之间设置有安装隔板，所述安装隔板与所述等高柱固定连接。

作为优选，所述铁芯两端设置有搭接台阶，一个所述搭接台阶用于与另一个相邻的所述铁芯的所述搭接台阶搭接相连。

作为优选，还包括有保护壳，置于所述偏转机构的外部，所述保护壳两端设置有供通导管伸入的插口，所述保护壳还设置有供引出线通过的走线通槽。

作为优选，所述保护壳为分体式，所述保护壳包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体之间连接有固定螺栓。

一种偏转器，包括如上述的电子束电磁偏转装置和所述通导管，所述通导管内部被配置为超高真空环境，所述通导管置于所述电子束电磁偏转装置中间且与所述电子束电磁偏转装置同轴。

作为优选，所述通导管与所述电子束电磁偏转装置之间设置有两个真空密封圈，两个所述真空密封圈位于所述通导管的两端。

本发明的有益效果：

本发明中电子束电磁偏转装置，偏转线圈接入电流后，在平面内形成XY两个方向的磁场，通过控制接入电流的大小，改变磁场的大小；电子束穿过铁芯组件的中间，电子束跟随电磁场在平面内移动，从而实现电子束在在经过偏转线圈时，实现电子束的轴向角度的偏转；利用单一电磁线圈组成平面内X、Y方向相互垂直的磁场，通过电流联动控制实现电子束在途经平面内的偏转，有效的对电子束的轴向角度进行偏转。

本发明还提供了一种偏转器，电子束电磁偏转装置对导通管内的电子束的轴向角度进行有效偏转。

附图说明

图1是本发明中电子束电磁偏转装置的结构示意图；

图2是本发明中电子束电磁偏转装置的铁芯组件的结构示意图；

图3是本发明中电子束电磁偏转装置的等高柱的结构示意图；

图4是本发明中电子束电磁偏与通导管装配后的剖视图。

图中：

1、X偏转线圈组；2、铁芯组件；21、铁芯；211、搭接台阶；212、拆卸孔； 22、线圈；3、Y偏转线圈组；4、印制电路板；41、第一过线槽；42、第一安装孔；5、等高柱；51、主体柱；52、支撑柱；53、延伸柱；531、拆卸螺栓；532、拆卸螺母；6、安装隔板；61、第二过线槽；62、第二安装孔；7、保护壳；71、第一壳体；72、第二壳体；721、走线通槽；722、基座；73、内壳体；8、通导管；81、真空密封圈；82、光栏板；9、插口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

下面结合附图1至图4并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

一种电子束电磁偏转装置，包括偏转机构，偏转机构包括X偏转线圈组1 和Y偏转线圈组3，X偏转线圈组1和Y偏转线圈组3分别包括有两个铁芯组件 2。铁芯组件2包括铁芯21和线圈22，线圈22绕置在铁芯21上。其中，X偏转线圈组1中两个铁芯组件2沿Y向间隔设置，Y偏转线圈组3中两个铁芯组件 2沿X向间隔设置.铁芯组件2包括铁芯21和线圈22，线圈22绕置于铁芯21 上，X偏转线圈组1的铁芯21沿X向设置，且X偏转线圈组1的两个线圈22串联形成第一回路，Y偏转线圈组3的铁芯21沿Y向设置，且Y偏转线圈组3的两个线圈22串联形成第二回路；四个铁芯21在同一平面内首尾相连，并形成允许通导管穿过的空间，第一回路和第二回路内的电流被配置为能够改变，以改变上述空间内的磁场方向或者磁场大小。当偏转线圈22接入电流后，在平面内形成XY两个方向的磁场，通过控制控制接入电流的大小，改变磁场的大小；电子束穿过铁芯组件2的中间，电子束跟随电磁场在平面内移动，从而实现电子束在在经过偏转线圈22时，实现电子束的轴向角度的偏转；利用单一电磁线圈组成平面内X、Y方向相互垂直的磁场，通过电流联动控制实现电子束在途经平面内的偏转，有效地对电子束的轴向角度进行偏转。

如图2所示，铁芯21两端设置有搭接台阶211，搭接台阶211的缺口为正方形，当两个铁芯21的端头相互垂直搭接时，一个铁芯21上的搭接台阶211 能够另一个相邻的铁芯21的搭接台阶211搭接相连，此连接方法能够实现铁芯 21稳定的连接，非常方便操作，也方便铁芯21的加工和生产。

如图1所示，可以根据具体使用情况设置偏转机构的数量，本实施中偏转机构设置有两个，两个偏转机构的中心线重合，对位于两个偏转机构中心线处的电子束进行两次偏转，两个偏转机构的两次偏转的方式，既增加了电子束电磁偏转装置的偏转调整区域的范围，又提升了整个电子束偏转装置的偏转控制精度。

每个偏转机构配置有一个印制电路板4，印制电路板4与每个偏转机构内的线圈22的引出线相接，线圈22引出线直接接入印制电路板4，致使单个偏转机构的独立性明显增加，为后续更换或修改某单个线圈22，提供了极大的维护独立性。印制电路板4位于每个偏转机构靠近电子束电磁偏转装置中心的一侧，印制电路板4成环状，在印制电路板4上设置有第一过线槽41，第一过线槽41 供引出线穿过。

如图1所示，两个偏转机构之间连接有若干等高柱5，本实施例中的等高柱 5有四根，等高柱5与铁芯21之间可拆卸连接。在两个偏转机构之间还设置有环状的安装隔板6，安装隔板6的直径大于印制电路板4的直径，且与印制电路板4的中心线重合。在安装隔板6上设置有第二过线槽61，第二过线槽61供引出线穿过。安装隔板6与等高柱5的主体柱51固定连接。安装隔板6对四个等高柱5进行固定，使得其结构更加稳定。

如图1、图2和图3所示，具体地，等高柱5包括主体柱51以及设置在主体柱51端头的支撑柱52、延伸柱53，支撑柱52设置有两个，分别置于等高柱 5的两端头，支撑柱52的一端面与铁芯21的表面抵接，另一端面与印制电路板 4的表面抵接，支撑柱52在铁芯21和印制电路板4中间，起到支撑作用，留有稳定的操作空间，便于铁芯21上线圈11的引出线连接在印制电路板4上。延伸柱53设置有一个，延伸柱53的一端面与印制电路板4抵接，另一端面与安装隔板6的表面抵接，通过更换不同的延伸柱53，选择不同长度的延伸柱53，就可以更改两个偏转机构的间距。当然也可以灵活的更换主体柱51、支撑柱52 以及延伸柱53中任一或多个柱体的高度，以改变等高柱5的整体高度，以适用于不同情况的具体使用场景。

等高柱5内设置有贯穿的螺纹孔，在螺纹孔内设置有拆卸螺栓531，在铁芯21的两端对应位置处，开设有供拆卸螺栓531穿过的拆卸孔212，两个相邻的铁芯21相互搭接后，两个铁芯21的拆卸孔212的轴线重合。印制电路板4上与等高柱5相应位置处开设有供拆卸螺栓531通过的第一安装孔42。安装隔板 6上与等高柱5相应位置处开设有供拆卸螺栓531通过的第二安装孔62。

拆卸螺栓531的端头穿过相互搭接的两个铁芯21的两个拆卸孔212后，继续穿过支撑柱52上的螺纹孔、第一安装孔42、延伸柱53上的螺纹孔、第二安装孔62、主体柱51上的螺纹孔、另一个第二安装孔42、另一个支撑柱52上的连接孔、和另一个偏转机构中搭接的铁芯21上的拆卸孔212后，连接拆卸螺母 532。为了使得此处的连接更加稳定，在拆卸螺母532处还设置有垫片。拧紧拆卸螺栓531，实现对相邻之间的铁芯21的固定，同时，实现偏转机构、印制电路板4、以及安装隔板5与固等高柱5之间的固定，且便于拆卸，操作方便。通过更换不同的延伸柱52，选择不同长度的延伸柱52的使用，能够改变等高柱5 的整体长度，即使得两个偏转机构之间的距离产生改变，使得本电子束电磁偏转装置的偏转范围更加灵活。

如图4所示，在偏转机构的外部设置有保护壳7，用于对偏转机构进行保护。保护壳7为分体式结构，包括第一壳体71和第二壳体72和内壳体73，第一壳体71置于安装隔板6的一侧并与安装隔板6表面抵接，第二壳体72置于安装隔板6的另一侧并与安装隔板6的另一侧抵接，第一壳体71和第二壳体72扣合在安装隔板6上之后，第一壳体71和第二壳体72之间再通过固定螺栓固定在安装隔板6上。分体式的结构使得保护壳7便于生产加工，降低保护壳7一体式的加工难度，同时能够便于保护壳7的拆卸，便于对保护壳7内的零件进行检修和更换。

第二壳体72远离第一壳体71的端头设置有基座722，基座722上开设有与保护壳7内部连通的走线通槽721，走线通槽721供壳体内的引出线伸出保护壳 7，与保护壳7外部的电源连接。基座722较为厚重，一方面属于保护壳7的一部分，另一方面在保护壳7端部起到支撑和防护的双重作用，其支撑作用是将保护壳7垫起来，使得两个偏转机构的调节区域在电子束更便于调节的位置，其防护作用是在保护壳7的端头产生可靠的隔离，本实施例中基座722由铅块制成，电子束在通导管8内运动时，电子束照射到通导管8内光栏板上的光栏孔处，此时有可能产生X射线，铅的原子结构和密度都很高，在实际应用中,可以起到防护作用，由铅块制成的基座722能够对产生的X射线具有一定的屏蔽作用。内壳体73位于保护壳7的中心，呈空心的套状，内壳体73的空心内腔用于套入通导管8，对通导管8具有独立的保护作用。内壳体73的一端与第一壳体71固定连接，另一端与基座722固定连接。保护壳7两端设置有供通导管 8伸入的插口9，分别置于第一壳体71和第二壳体72上，通导管8及电子束均通过插口9进入保护壳7内部，电子束在保护壳7的内部被偏转后，再通过另一个插口9达到下一基准点。

下面介绍一下本实施例的电子束电磁偏转装置的实施原理：使用时，通过更换不同的延伸柱53，选择不同长度的延伸柱53，确定好等高柱5的高度，将每个偏转机构中的铁芯21搭接好，通过拆卸螺栓531和拆卸螺母532的配合使用，拆卸螺栓的端头穿过一个偏转机构中的两个铁芯21后，依次再穿过支撑柱 52、印制电路板4、延伸柱53、安装隔板6、主主体51、另一个印制电路板4、另一个支撑柱52以及另一个偏转机构中的两个铁芯21，再与拆卸螺母532连接，将该装置装配好，使得两个偏转机构的间距合适。将线圈22引出线直接接入印制电路板4，每个印制电路板4上连接有四个线圈22原本交错的八根引出线，每个印制电路板4连接出一根多芯线，该装置通过两个印制电路板4的设置，将两个偏转机构中八个线圈22的交错的十六根引出线，精简到两根与印制电路板4连接的多芯线，极大的提高了走线的便利性，维护或维修变得十分方便。两根多芯线通过走线通槽721置于保护壳7的外部，与外部电源连通。电子束通过通导管8，两个偏转机构在对电子束能够进行两次有效的偏转，两个偏转机构的布置方式，既提升了偏转装置的调整范围，又提升了整个偏转装置的控制精度，能够对电子束轴向角度进行有效的偏转调节，避免由于出光点和电子加速器等装配误差的影响，使得电子束与通导管8在空间位置上同轴，从而使得电子束精准的到达下一基准点。

本实施例还提供一种偏转器，包括通导管8和上述电子束电磁偏转装置，通导管8安装在电子束电磁偏转装置上，通过插口9进入保护壳7内部的内壳体73中，且置于偏转机构中间，与偏转机构的中心线同轴。通导管8内部被配置为真空环境，本实施例中通导管8被配置为超高真空环境，压力在10^-9mBar 以下的真空被称为超高真空。通导管8的两端设置有两个用于密封的真空密封圈81，真空密封圈81位于通导管8和电子束偏转装置之间，实现通导管8两端的超高真空密封，内壳体73对通导管8起到保护作用，也对其超高真空环境进一步密封，使得电子束电磁偏转装置可放置在标准大气压环境中使用，避免了制造能在超高真空环境中使用的偏转线圈22这一难题，电子束电磁偏转装置对导通管内的电子束的轴向角度进行有效偏转，使得电子束精准的到达下一基准点。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子束电磁偏转装置，其特征在于，包括偏转机构，所述偏转机构包括：

X偏转线圈组(1)，所述X偏转线圈组(1)包括两个沿Y向间隔设置的铁芯组件(2)；

Y偏转线圈组(3)，所述Y偏转线圈组(3)包括两个沿X向间隔设置的所述铁芯组件(2)；

所述铁芯组件(2)包括铁芯(21)和线圈(22)，所述线圈(22)绕置于所述铁芯(21)上，所述X偏转线圈组(1)的所述铁芯(21)沿X向设置，且所述X偏转线圈组(1)的两个所述线圈(22)串联形成第一回路，所述Y偏转线圈组(3)的所述铁芯(21)沿Y向设置，且所述Y偏转线圈组(3)的两个所述线圈(22)串联形成第二回路；

四个所述铁芯(21)在同一平面内首尾相连，并形成允许通导管(8)穿过的空间，所述第一回路和所述第二回路内的电流被配置为能够改变，以改变所述空间内的磁场方向或者磁场大小。

2.根据权利要求1所述的电子束电磁偏转装置，其特征在于，还包括有印制电路板(4)，所述印制电路板(4)与所述线圈(22)的引出线相接。

3.根据权利要求1所述的电子束电磁偏转装置，其特征在于，所述偏转机构设置有两个，且两个所述偏转机构的中心线重合。

4.根据权利要求3所述的电子束电磁偏转装置，其特征在于，两个所述偏转机构之间连接有等高柱(5)，所述等高柱(5)与所述铁芯(21)之间可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的电子束电磁偏转装置，其特征在于，两个所述偏转机构之间设置有安装隔板(6)，所述安装隔板(6)与所述等高柱(5)固定连接。

6.根据权利要求1所述的电子束电磁偏转装置，其特征在于，所述铁芯(21)两端设置有搭接台阶(211)，一个所述搭接台阶(211)用于与另一个相邻的所述铁芯(21)的所述搭接台阶(211)搭接相连。

7.根据权利要求2所述的电子束电磁偏转装置，其特征在于，还包括有保护壳(7)，置于所述偏转机构的外部，所述保护壳(7)两端设置有供通导管(8)伸入的插口(9)，所述保护壳(7)还设置有供所述引出线通过的走线通槽(721)。

8.根据权利要求7所述的电子束电磁偏转装置，其特征在于，所述保护壳(7)为分体式，所述保护壳(7)包括第一壳体(71)和第二壳体(72)，所述第一壳体(71)与所述第二壳体(72)之间连接有固定螺栓。

9.一种偏转器，其特征在于，包括如权利要求1-8任一所述的电子束电磁偏转装置和所述通导管(8)，所述通导管(8)内部被配置为真空环境，所述通导管(8)置于所述电子束电磁偏转装置中间，且与所述电子束电磁偏转装置同轴。

10.根据权利要求9所述的偏转器，其特征在于，所述通导管(8)与所述电子束电磁偏转装置之间设置有两个真空密封圈(81)，两个所述真空密封圈(81)位于所述通导管(8)的两端。

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