CN116613046A - 基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪及使用方法 - Google Patents
基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪及使用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116613046A CN116613046A CN202310557199.7A CN202310557199A CN116613046A CN 116613046 A CN116613046 A CN 116613046A CN 202310557199 A CN202310557199 A CN 202310557199A CN 116613046 A CN116613046 A CN 116613046A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- array
- wire
- deflection coil
- cathode
- electron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 132
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 130
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 21
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 15
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 12
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 10
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 8
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 8
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 7
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 8
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 7
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
- B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/06—Electron sources; Electron guns
- H01J37/073—Electron guns using field emission, photo emission, or secondary emission electron sources
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于电‑磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪及使用方法，电子枪包括送丝机构以及沿电子枪轴线依次同轴设置的预抽真空腔室、放电腔室、束流导引腔室，送丝机构的丝材依次穿过各腔室后到达成形基板的表面；用于熔丝的电子束使用阴极阵列进行发射，在阴极阵列与阳极孔阵列之间形成相对独立的静电场，阴极阵列中各个阴极发射电子经各自静电场单独汇集，并通过聚焦线圈汇聚在与电子枪轴线同轴的位置，形成能量高度集中的电子束能量汇聚区，获得焦距较长的束流，提高电子枪的空间可达性，实现在高度差较大的零件表面成形。
Description
技术领域
本发明涉及熔丝增材设备技术领域，具体涉及一种基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪及使用方法。
背景技术
电子束熔丝增材制造技术具有成形效率高、成形质量好、绿色制造等显著优势，特别适用于高强高韧轻质合金大型复杂结构件的快速成形，为此，国内外科研机构竟相开展研究并探索工程化应用，一些国家甚至于将电子束熔丝增材制造技术列入出口管制技术。电子束熔丝增材制造技术对大功率束源长期工作稳定性、可靠性要求极高，常规热阴极电子束源虽然已经较广泛应用于电子束熔丝增材制造领域，但是在应用过程中发现无论是间热式还是直热式电子束源，在大功率束流输出时，电子枪的阴极寿命有限，一般仅有数十小时，频繁更换阴极使其难以适应大型复杂金属结构高效、高质量制备需求；并且热阴极电子枪固有的结构特点，使金属丝材只能从轴侧送入到电子束轴线位置进行熔化，不仅丝束对中难度大，且易造成电子束能量过度输入使成形零件内部组织粗大，成形质量难以大幅提高；此外，还存在加热阴影区使成形路径规划自由度受限等不足之处。由于上述技术瓶颈一直未能得到实质性突破，使得该技术目前制造成本偏高，在其它领域大规模推广应用进程缓慢。
国内外公开资料显示，丝束同轴冷阴极电子束熔丝增材制造技术目前研究最多的还是单个环形阴极的丝束同轴电子束枪，ZL201580052322.3、ZL201810235235 .7、ZL201910505687.7、201980072526 .1所发明的电子枪或增材制造系统，只有一个环形阴极，导丝嘴和同轴送进丝材起到阳极作用，阴极和阳极按照一定角度安装，组成的静电场对电子束进行汇聚，二次电子从阴极发射后向导丝嘴下端汇聚，使得焦距较短，一般电子束焦点位于导丝嘴下端30-40mm的范围以内；即使增加外部聚焦磁场或磁透镜，焦距有所增大，但焦距调节范围仍然有限，无法达到上百mm以上的长焦熔丝效果，焦距有限，难以在高度差较大零件表面成形，使该技术的成形位置空间可达性受到限制；由于电子束焦点与导丝嘴下端距离较近，且丝材和导丝嘴处于同一电位，电子束除了汇聚在焦点区域，还有一部分会在导丝嘴端部汇聚，在工作电压突变、大功率束流长期输出时，尤为明显，在成形过程中容易出现导丝嘴烧蚀现象，使导丝嘴材料成分混入到成形结构件中，影响成形质量；由于焦距较短，在成形大厚度零件时，丝端易被较大的电子枪端部遮挡，成形过程熔滴过渡状态无法实时调控，依靠经验参数沉积成形的结构件，易出现中心区域“塌陷”的现象；丝束同轴冷阴极电子枪电子束的焦点实际是位于导丝嘴下端与枪体同轴的长度约为10mm左右的电子束能量高度集中的柱状区，当丝束同轴状态较好时，丝材通过电子束能量汇聚区能够充分熔化，熔滴可以较好地过渡到成形区域；但是受丝材卷绕方式产生的应力、丝材进给动密封及导丝机构摩擦力等的影响，经常出现丝端翘曲现象，导致丝端无法全部浸入焦点位置的电子束能量汇聚区，丝端熔化不充分，易出现粘丝、沉积焊道尺寸突变现象发生，使成形质量及其精度控制难度增大。上述问题已经成为阻碍丝束同轴冷阴极电子束熔丝增材制造技术工程化应用的技术瓶颈，使得该技术目前仍然停留在实验室阶段。
发明内容
技术目的：针对现有丝束同轴冷阴极电子束熔丝增材制造技术存在的成形位置空间可达性差、大功率熔丝成形过程导丝嘴易烧蚀、大厚度零件成形时成形过程无法实时监测、丝端翘曲易导致成形质量变差，无法保证成形质量的不足，本发明公开了一种可以提高成形位置空间可达性，并避免烧蚀导丝嘴及增强成形过程的实时监测能力，在丝端翘曲时能够实现丝端矫正的基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪及使用方法。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪，包括送丝机构以及沿电子枪轴线依次同轴设置的预抽真空腔室、放电腔室、束流导引腔室，送丝机构的丝材依次穿过各腔室后到达成形基板的表面；所述放电腔室内设有阴极阵列，所述阴极阵列的阴极通过高压端子与外部的高压电源连接，在放电腔室的下端设有阳极孔阵列，阳极孔阵列的阳极孔与阴极阵列的阴极排布方式相对应，在阴极阵列通电时，在阴极阵列与阳极孔阵列之间构建形成静电场阵列，气体电离的正离子轰击各个阴极产生的二次电子分别经各自静电场汇聚后进入束流导引腔室，由束流导引腔室中的聚焦线圈将电子束汇集在电子枪的轴线上，形成电子束能量汇聚区。
优选地，本发明的束流导引腔室内部设置隔热套管，电子束从隔热套管的内侧穿过，在隔热套管外部设有聚焦线圈，通过控制聚焦线圈的电流，对电子束能量汇聚区在电子枪轴线上位置进行调整。
优选地，本发明的冷阴极电子枪上设有用于对丝端状态进行检测矫正的矫姿机构，所述矫姿机构包括偏转线圈阵列、束流采样电阻R1、束流采样电阻R2以及工业CCD相机，所述束流采样电阻R1与设置在丝材外周的导丝管相连接，另一端接地；束流采样电阻R2一端与成形基板相连接，另一端接地，通过两个束流采样电阻采集到的束流信号判断丝材端部是否发生翘曲，由工业CCD相机确定翘曲方向；所述偏转线圈阵列位于电子束汇集路径的外周，通过偏转线圈阵列产生偏转磁场，调整电子束的偏转方向进行丝材端部的矫姿。
优选地，本发明的偏转线圈阵列采用双层阵列结构，每层包括至少两组互成90°夹角的偏转线圈组，每组偏转线圈组包括两个线圈绕制方向相同且通电方向一致的偏转线圈绕组，两个偏转线圈绕组对称位于电子束汇集路径的外侧，通过向不同方位的偏转线圈组通电控制对应方位电子束的偏转。
优选地，本发明的偏转线圈阵列的下方设置水冷座，水冷座同心设置有与丝材同轴的中心孔，电子束从中心孔穿过，在水冷座内部设置冷却腔，冷却腔连接有进水口和出水口，通过水冷座对偏转线圈阵列进行隔热防护。
优选地，本发明的预抽真空腔室上端面中心开孔，在开孔处设置气阻和密封胀圈，丝材从密封胀圈的中心穿入。
优选地，本发明的放电腔室内部贯穿有导丝管，在导丝管的外周设有绝缘套管，通过绝缘套管使导丝管与阳极孔阵列绝缘；放电腔室上端设有用于向腔室内部导入工作气体的导气管，在导气管下端设有用于将工作气体导向至阴极阵列各个阴极的气流遮挡环，所述气流遮挡环同心套接在导丝管上，位于绝缘套管的上端。
本发明还提供一种基于上述电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪的使用方法，包括步骤：
S01、将电子枪置于成形基板的上方，穿入丝材，使丝材端部位于成形基板的成形表面；根据电子枪与成形基板之间的位置高度，控制聚焦线圈通入的电流，使电子枪工作时电子束能量汇聚区域丝端相对应，偏转线圈阵列不通电；
S02、高压电源向阴极阵列供电，通过导气管导入工作气体，工作气体放电产生等离子体，等离子体中正离子轰击阴极产生二次电子，二次电子经各静电场汇聚成电子束，电子束在聚焦线圈作用汇集在丝材端部，将丝材熔化形成熔滴，按照预定轨迹在成形基板上堆积成形；
S03、在进行熔丝增材过程中，当丝端未发生翘曲时，通过束流采样电阻R1采集工作束流信号I0，在丝端翘曲时，束流采样电阻R1采集到的束流信号I1小于工作束流信号I0，束流采样电阻R2采集到束流信号I2远大于I1，通过工业CCD相机判断丝端翘曲方向，控制聚焦线圈和偏转线圈阵列的通入电流进行丝端矫姿，矫姿完成后，聚焦线圈和偏转线圈阵列恢复初始的工作状态。
优选地，在本发明的步骤S03中，控制聚焦线圈和偏转线圈阵列进行丝端矫姿的过程包括：
减小丝端翘曲方向侧的电子束设定值，并增大另一侧的电子束设定值，增大聚焦线圈的电流，使电子束能量汇聚区上移至翘曲高度位置，同时根据翘曲方向，向对应的偏转线圈阵列内通入电流，使形成的电子束能量汇聚区移动至丝材上进行矫姿。
优选地，在步骤S03中，提高与翘曲方向相垂直的另外两个电子束的工作电压，使对应电子束的焦点下移，利用位于下层的偏转线圈阵列对所述工作电压提高的电子束向丝端翘曲方向进行偏移调整，位于上层的偏转线圈阵列对与丝端翘曲方向相平行的两个的电子束进行反翘曲方向偏移调整。
有益效果：本发明所提供的基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪及使用方法具有如下有益效果：
1、本发明用于熔丝的电子束使用阴极阵列进行发射，在阴极阵列与阳极孔阵列之间形成相对独立的静电场，电子经各静电场单独汇集，并通过聚焦线圈汇聚在与电子枪同轴的位置，形成能量高度集中的电子束能量汇聚区，获得焦距较长的束流，提高电子枪的空间可达性，实现在高度差较大的零件表面成形。
2、本发明通过调整电子束的能量、配合聚焦线圈和偏振线圈阵列，实现电子束能量汇聚区沿丝端进行空间位置以及能量密度的快速调整，可以削弱丝端的翘曲状态，对丝端翘曲进行矫姿，同时保障“同轴”熔丝，保证成形质量。
3、本发明通过与导丝管连接的束流采样电阻R1和与成形基板连接的束流采样电阻R2，采集束流信号，根据采集到的束流信号判断丝端是否存在翘曲，同时，配合设置的工业CCD相机采集丝材端部的图像，判断翘曲方向，为丝端矫正提供准确的信息。
4、本发明的偏转阵列采用互成90°夹角的偏转线圈组，通过控制通电的偏转线圈组以及通入的电流方向可以形成不同方向的偏转磁场，实现对电子束能量汇聚区的偏移调整。
5、本发明在偏转线圈阵列的下方设置水冷座，通过水冷座防止增材制造过程中产生的热量辐射到偏转线圈阵列和聚焦线圈，以保障偏转线圈阵列和聚焦线圈长期稳定工作。
6、本发明通过导气管向放电腔室内输送工作气体，通过气流遮挡环3使进入的工作气体分散，均匀到达阴极阵列的各阴极附近，保证正常工作时各电子束能量的均匀性，便于后续对熔丝增材过程的控制。
7、本发明的偏转线圈阵列采用上下方位设置的双层结构，在发生丝端翘曲时，通过位于上层的偏转线圈阵列进行丝端矫姿，通过下层的偏转线圈阵列带动除矫姿外的电子束向与矫姿偏移方向相反的方向移动，继续保持丝端熔化的熔丝增材，提高设备效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。
图1为本发明的基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪装置示意图。
图2为本发明的基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪装置中阴极阵列示意图。
图3为本发明的基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪装置中阴极阵列的轴侧图。
图4为本发明的基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪装置中绝缘子的俯视图。
图5为本发明的基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪装置中阳极孔阵列轴侧图。
图6本发明丝端翘曲方向为OX时控制系统进行丝端矫姿示意图；
其中，1- 绝缘子、100- 阴极阵列、1001- 第一阴极、1002- 第二阴极、1003- 第三阴极、1004- 第四阴极、1005- 导气管、1011- 第一高压端子、1012- 第二高压端子、1013-第三高压端子、1014- 第四高压端子、1011a-第一高压导线、1012a- 第二高压导线、1013a-第三高压导线、1014a- 第四高压导线、1021- 第一高压端子插孔、1022- 第二高压端子插孔、1023- 第三高压端子插孔、1024- 第四高压端子插孔；
2- 导丝管、3- 气流遮挡环；
4- 阳极孔阵列、401-第一进水口、402-第二出水口、4001- 第一阳极孔、4002- 第二阳极孔、4003- 第三阳极孔、4004- 第四阳极孔；
5- 绝缘套管、6- 安装法兰、7- 聚焦线圈；
8- 偏转线圈阵列、8001- 第一偏转线圈绕组绕组、8002- 第二偏转线圈绕组绕组、8003- 第三偏转线圈绕组绕组、8004- 第四偏转线圈绕组绕组、8005-第五偏转线圈绕组、8006-第六偏转线圈绕组、8007-第七偏转线圈绕组、8008-第八偏转线圈绕组；
9- 水冷座、901-进水口、902-出水口、10- 隔热套管、11- 预抽真空腔室、111- 机械泵接口、112- 气阻、113- 密封胀圈、12- 丝材、13- 送丝电机、14- 放电腔室、15- 束流导引腔室、16- 电子束能量汇聚区、1601- 第一电子束、1602- 第二电子束、1603- 第三电子束、1604- 第四电子束、17- 成形基板、18- 控制系统、19- 第一工业CCD相机、20- 第二工业CCD相机、21-中心孔。
实施方式
下面通过一较佳实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1-图5所示为本发明所公开的一种基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪，包括送丝机构以及沿电子枪轴线依次同轴设置的预抽真空腔室11、放电腔室14、束流导引腔室15，送丝机构的丝材12依次穿过各腔室后到达成形基板17的表面；所述放电腔室14内设有阴极阵列100，所述阴极阵列100的阴极通过高压端子与外部的高压电源连接，在放电腔室14的下端设有阳极孔阵列4，阳极孔阵列4的阳极孔与阴极阵列100的阴极排布方式相对应，在阴极阵列100通电时，在阴极阵列100与阳极孔阵列4之间构建形成静电场阵列，气体电离的正离子轰击各个阴极产生的电子分别经各自静电场汇聚后进入束流导引腔室15，由束流导引腔室15中的聚焦线圈7将电子束汇集在电子枪的轴线上，形成电子束能量汇聚区16。
本发明的预抽真空腔室11上端面中心开孔，在开孔处设置气阻112和密封胀圈113，丝材12从密封胀圈113的中心穿入，通过气阻112将预抽真空腔室11内部的低真空环境与外部的大气环境进行隔离，密封胀圈113套接在丝材的外部，实现丝材送进过程中的动密封，本发明的丝材12通过送丝电机13进行输送。
丝材12穿过预抽真空腔室11后进入放电腔室14内，本发明的放电腔室14内部穿设有导丝管2，丝材12从导丝管2中心穿入，在导丝管2的外周设有绝缘套管5，通过绝缘套管5使导丝管2与阳极孔阵列4绝缘；放电腔室14上端设有用于向腔室内部导入工作气体的导气管1005，在导气管1005下端设有用于将工作气体导向至阴极阵列100各个阴极的气流遮挡环3，所述气流遮挡环3同心套接在导丝管12上，位于绝缘套管5的上端，保证输送到阴极阵列4各阴极的工作气体分布均匀，提高正常工作时各电子束能量的一致性。
所述导丝管2贯穿束流引导腔室15，束流导引腔室15内部设置隔热套管10，导丝管2同心位于束流引导腔室15内，电子束从导丝管2以及隔热套管10的内侧之间的区域穿过，在隔热套管10外部设有聚焦线圈7，通过控制聚焦线圈7的电流，对电子束能量汇聚区在电子枪轴线上的位置进行调整，实现电子束能量汇聚区16能够在丝材12所在轴线方向上下移动，能够满足不同工况下熔丝增材需求，实现“长焦”熔丝的目的，避免对导丝嘴产生影响。
由于熔丝增材过程中，丝材由于受热影响会产生翘曲，导致丝材端部与需要熔滴过渡成形位置在空间上不对应，并且无法充分接收电子束的能量，影响熔丝增材进程和成形质量，为能够在熔丝时对丝端翘曲进行矫正，本发明的冷阴极电子枪上设有用于对丝端状态进行检测矫正的矫姿机构，所述矫姿机构包括偏转线圈阵列8、束流采样电阻R1、束流采样电阻R2以及工业CCD相机，所述束流采样电阻R1与设置在丝材12外周的导丝管2相连接，另一端接地；束流采样电阻R2一端与成形基板17相连接，另一端接地，通过两个束流采样电阻采集到的束流信号判断丝材端部是否发生翘曲，由工业CCD相机确定翘曲方向；所述偏转线圈阵列8位于电子束汇集路径的外周，通过偏转线圈阵列8产生偏转磁场，调整电子束的偏转方向进行丝材端部的矫姿。
为了提升熔丝增材效率，在进行丝端矫姿的同时，继续进行熔丝增材操作，本发明的偏转线圈阵列8采用双层阵列结构，每层包括至少两组互成90°夹角的偏转线圈组，每组偏转线圈组包括两个线圈绕制方向相同且通电方向一致的偏转线圈绕组，两个偏转线圈绕组对称位于电子束汇集路径的外侧，通过向不同方位的偏转线圈组通电控制对应方位电子束的偏转。通过增大部分电子束的工作电压，使部分电子束在相同的外部条件下，焦点在竖向存在高度差，高处位置的电子束通过上层的偏转线圈阵列产生的磁场进行丝材的矫姿，低处位置的电子束通过下层的偏转线圈阵列产生的磁场继续进行丝材的熔化操作；在矫姿完成后，恢复初始的熔丝工作状态。
为提升电子枪的使用寿命，本发明的偏转线圈阵列8的下方设置水冷座9，水冷座9同心设置有与丝材12同轴的中心孔21，电子束从中心孔21穿过，在水冷座9内部设置冷却腔，冷却腔连接有进水口901和出水口902，通过水冷座9对偏转线圈阵列8进行隔热防护。在阳极孔阵列4内部设置冷却水道，并设置了第二进水口401和第二出水口402。
本发明还提供一种基于上述电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪的使用方法，包括步骤：
S01、将电子枪置于成形基板的上方，穿入丝材，使丝材端部位于成形基板的成形表面；根据电子枪与成形基板之间的位置高度，控制聚焦线圈通入的电流，偏转线圈阵列不通电；
S02、高压电源向阴极阵列供电，通过导气管导入工作气体，工作气体放电产生等离子体，等离子体中正离子轰击阴极产生二次电子，二次电子经各静电场汇聚成电子束，电子束在聚焦线圈作用汇集在丝材端部，将丝材熔化形成熔滴，并在成形基板上堆积成形；
S03、在进行熔丝增材过程中，当丝端未发生翘曲时，通过束流采样电阻R1采集工作束流信号I0，在丝端翘曲时，束流采样电阻R1采集到的束流信号I1小于工作束流信号I0，且束流采样电阻R2采集到束流信号I2远小于I1，通过工业CCD相机判断丝端翘曲方向，控制聚焦线圈和偏转线圈阵列的通入电流进行丝端矫姿，矫姿完成后，聚焦线圈和偏转线圈阵列恢复初始的工作状态。
控制聚焦线圈和偏转线圈阵列进行丝端矫姿的过程包括：
减小丝端翘曲方向侧的电子束设定值，并增大另一侧的电子束设定值，增大聚焦线圈的电流，使电子束能量汇聚区上移至翘曲高度位置，同时根据翘曲方向，向对应的偏转线圈阵列内通入电流，使形成的电子束能量汇聚区移动至丝材上进行矫姿。
当丝端翘曲方向与电子束流所在方向相一致时，提高与翘曲方向相垂直另外两个方向电子束的工作电压，使对应电子束的焦点下移，利用位于上层的偏转线圈阵列对与丝端翘曲方向平行的电子束进行偏移调整，位于下层的偏转线圈阵列对与丝端翘曲方向相垂直的电子束进行反翘曲方向偏移调整。
下面提供一本发明电子枪的具体实施例，对电子枪的使用过程进行说明。
在本发明的实施例中，如图2-图6所示，阴极阵列100数量为四组，分别为第一阴极1001、第二阴极1002、第三阴极1003和第四阴极1004，各个阴极由纯铝、六硼化镧等材料制成，各阴极因此间隔至少45°进行安装，相邻阴极之间的最小爬电距离不小于30mm，避免相互之间产生影响，在本发明的实施例中，阴极间隔角度为90°，沿丝材的圆周方向均匀分布。
放电腔室14顶部通过绝缘子1与预抽真空腔室11连接，阴极阵列设置在绝缘子1内，绝缘子1内设有与阴极相对应的第一高压端子1011、第二高压端子1012、第三高压端子1013、第四高压端子1014，高压端子插入高压端子插孔内，高压端子插孔依次为第一高压端子插孔1021、第二高压端子插孔1022、第三高压端子插孔1023和第四高压端子插孔1024。阴极通过相应的高压端子与外部的高压电源连接。
第一阴极1001联接第一高压端子1011；所述第二阴极1002联接第二高压端子1012；所述第三阴极1003联接第三高压端子1013；所述第四阴极1004联接第四高压端子1014； 所述各个高压端子按照阴极阵列中各个阴极在绝缘子上的分布位置一一对应连接；所述各个高压端子与其对应阴极之间设置了两端开沉孔，中部实心的导电部件，所述导电部件固定在绝缘子1内部；用于实现阴极与相应的高压端子之间导电和密封连接的功能。
相应的，阳极孔阵列4设置了与阴极数量相等的阳极孔，第一阳极孔4001设置在第一阴极1001下方；第二阳极孔4002设置在第二阴极1002下方；第三阳极孔4003设置在第三阴极1003下方；第四阳极孔4004设置在第四阴极1004下方。
阴极阵列100各个阴极施加电压调节范围0~-30kV，所述阳极孔阵列4接地；当向阴极阵列100施加负高压时，便于阳极孔阵列4构建起了静电场阵列；向放电腔室14内部通入工作气体，气体电离产生等离子体，其中正离子分别轰击第一阴极1001、第二阴极1002、第三阴极1003、第四阴极1004，所产生二次电子分别经由第一阴极1001与第一阳极孔4001构建的静电场、第二阴极1002与第二阳极孔4002构建的静电场、第三阴极1003与第三阳极孔4003构建的静电场、第四阴极1004与第四阳极孔4004构建的静电场进行汇聚，形成工作距离较大的第一电子束1601、第二电子束1602、第三电子束1603、第四电子束1604，所述第一电子束1601、第二电子束1602、第三电子束1603、第四电子束1604汇聚在电子枪轴线上某个位置，形成电子束能量汇聚区16，汇聚位置可通过聚焦线圈7通入电流进行调整。
本发明的偏转线圈阵列8由八个偏转线圈绕组组成，每层为互成90°间隔安装的四个偏转线圈绕组组成，两层之间的安装间距不小于10mm。
将偏转线圈绕组依次记为第一偏转线圈绕组8001，第二偏转线圈绕组8002、第三偏转线圈绕组8003、第四偏转线圈绕组8004、第五偏转线圈绕组8005、第六偏转线圈绕组8006、第七偏转线圈绕组8007、第八偏转线圈绕组8008。
第一偏转线圈绕组8001与第三偏转线圈绕组8003处于同一直线上；第二偏转线圈绕组8002与第四偏转线圈绕组8004处于同一直线上；第一偏转线圈绕组8001与第三偏转线圈绕组8003的绕制方向相同，且通过电流方向一致；第二偏转线圈绕组8002与第四偏转线圈绕组8004的绕制方向相同且通过电流方向一致；当第一偏转线圈绕组8001与第三偏转线圈绕组8003有电流流过，便在第一偏转线圈绕组8001与第三偏转线圈绕组8003相对面的中心产生第一偏转磁场；当第二偏转线圈绕组8002与第四偏转线圈绕组8004有电流流过，便在第二偏转线圈绕组8002与第四偏转线圈绕组8004相对面的中心产生第二偏转磁场；
所述第五偏转线圈绕组8005与第七偏转线圈绕组8007处于同一直线上；第六偏转线圈绕组8006与第八偏转线圈绕组8008处于同一直线上；第五偏转线圈绕组8005与第七偏转线圈绕组8007的绕制方向相同且通过电流方向一致；第六偏转线圈绕组8006与第八偏转线圈绕组8008的绕制方向相同且通过电流方向一致；当第五偏转线圈绕组8005与第七偏转线圈绕组8007有电流流过，便在第五偏转线圈绕组8005与第七偏转线圈绕组8007相对面的中心产生第三偏转磁场；当第六偏转线圈绕组8006与第八偏转线圈绕组8008有电流流过，便在第六偏转线圈绕组8006与第八偏转线圈绕组8008相对面的中心产生第四偏转磁场。
所述第一偏转磁场、第三偏转磁场可以使第一电子束1601、第二电子束1602、第三电子束1603、第四电子束1604在Y向水平偏转；所述第二偏转磁场、第四偏转磁场可以使第一电子束1601、第二电子束1602、第三电子束1603、第四电子束1604在X向水平偏转，其中X向和Y向为以丝材12所在轴线为Z轴，以垂直于丝材平面为XOY平面建立的三维坐标系。X向和Y向与电子束所在方向对应即可，为便于简化描述，在本发明的实施例中，如图6所示，X向与第一电子束1601对应，Y向与第二电子束1602对应。
在进行熔丝增材过程中，丝材12通过导丝管2送进到所述电子束能量汇聚区16进行熔化，形成熔滴，熔滴按照预定轨迹堆积成形，当丝材12与所述电子束能量汇聚区16同轴，丝端不发生翘曲，丝端完全浸入到电子束能量汇聚区16，丝材12接收的束流与各个电子束照射到丝材上的面积有关，丝材12与导丝管2接触，通过与导丝管2连接的采样电阻R1采集到束流信号I0，由控制系统18将采样得到的束流信号I0进行记录；并且控制系统18使偏转线圈阵列8的所有偏转线圈绕组均不通电。
在确定丝端存在翘曲时，还需要通过工业CCD相机确认翘曲方位，工业CCD相机包括第一工业CCD相机19和第二工业CCD相机20，第一工业CCD相机19、第二工业CCD相机20安装于同一水平面上，且间隔90度；第一工业CCD相机19、第二工业CCD相机20将采集的丝端位置信息传输给控制系统18，当发生丝端翘曲时，控制系统18根据第一工业CCD相机19、第二工业CCD相机20所采集的丝端位置信息判断出丝端翘曲方向，使聚焦线圈7及偏转线圈阵列8产生矫姿“动作”，抑制丝端翘曲，并提高成形质量。
丝端翘曲方向可以设置为8种状态，分别为OX、-XO、OY、-YO、XOY、-XOY、-XO-Y、XO-Y。
以下针对每种翘曲状态，具体说明矫姿策略。
当控制系统18判断丝端翘曲方向为OX时，控制系统使第一束流1601减小为原设定值的50%；第三束流1603增大为原定值的150%；同时控制系统18使聚焦线圈7电流增大，使电子束能量汇聚区16沿电子枪轴线上移；并且第二偏转线圈绕组8002、第四偏转线圈绕组8004通过电流，使第一束流1601、第三束流1603向-XO方向偏移1~2mm；控制系统18使第二束流1602、第四束流1604的工作电压提高20%，束流保持不变，可以使第二束流1602、第四束流1604的焦点向下移动不小于10mm，并且使第六偏转线圈绕组8006、第八偏转线圈绕组8008通过与第二偏转线圈绕组8002、第四偏转线圈绕组8004流过电流方向相反的电流，使第二束流1602、第四束流1604向OX方向偏移1~2mm，继续进行丝材的熔丝；其余偏转线圈不通电，这样可以在保障丝端矫姿同时，不影响丝端熔化，继续维持丝端熔滴过渡状态，提升效率；
当控制系统18判断丝端翘曲方向为-XO时，控制系统18使第一束流1601增大为原设定值150%；第三束流1603减小到原设定值的50%；同时控制系统18使聚焦线圈7电流增大，使电子束能量汇聚区16沿电子枪轴线上移；并且第二偏转线圈绕组8002、第四偏转线圈绕组8004通过电流，使第一束流1601、第三束流1603向OX方向偏移1~2mm；控制系统18使第二束流1602、第四束流1604的工作电压提高20%，束流保持不变，可以使第二束流1602、第四束流1604的焦点向下移动不小于10mm，并且使第六偏转线圈绕组8006、第八偏转线圈绕组8008通过与第二偏转线圈绕组8002、第四偏转线圈绕组8004流过电流方向相反的电流，使第二束流1602、第四束流1604向-XO方向偏移1~2mm；
当控制系统18判断丝端翘曲方向为OY时，控制系统18使第二束流1602减小为原设定值的50%；第四束流1604增大到原设定值150%；同时控制系统18使聚焦线圈7电流增大，使电子束能量汇聚区16沿电子枪轴线上移；并且第一偏转线圈绕组8001、第三偏转线圈绕组8003通过电流，使第二束流1602、第四束流1604向-YO方向偏移1~2mm；控制系统18使第一束流1601、第三束流1603的工作电压提高20%，束流保持不变，使第一束流1601、第三束流1603的焦点向下移动不小于10mm，并且使第五偏转线圈绕组8005、第七偏转线圈绕组8007通过与第一偏转线圈绕组8001、第三偏转线圈绕组8003流过电流方向相反电流，使第一束流1601、第三束流1603向OY方向偏移1~2mm；
当控制系统18判断丝端翘曲方向为-YO时，控制系统18使第二束流1602增大为原设定值的150%；第四束流1604减小到原设定值的50%；同时控制系统18使聚焦线圈7电流增大，使电子束能量汇聚区16沿电子枪轴线上移；并且第一偏转线圈绕组8001、第三偏转线圈绕组8003通过电流，使第二束流1602、第四束流1604向OY方向偏移1~2mm；控制系统18使第一束流1601、第三束流1603的工作电压提高20%，束流保持不变，使第一束流1601、第三束流1603的焦点向下移动不小于10mm，并且使第五偏转线圈绕组8005、第七偏转线圈绕组8007通过与第一偏转线圈绕组8001、第三偏转线圈绕组8003流过电流方向相反电流，使第一束流1601、第三束流1603向-YO方向偏移1~2mm；
当控制系统18判断丝端翘曲方向为XOY时，控制系统18使第一束流1601、第二束流1602减小为原设定值的50%；并使第三束流1603、第四束流1604增大为原设定值的150%；同时控制系统18使聚焦线圈7电流增大，使电子束能量汇聚区16沿电子枪轴线上移；控制系统18使第一偏转线圈绕组8001、第三偏转线圈绕组8003通过电流形成的磁场，以及第二偏转线圈绕组8002、第四偏转线圈绕组8004通过电流形成的磁场共同作用，使第一束流1601、第二束流1602、第三束流1603、第四束流1604向-XO-Y方向移动1~2mm，此时其他偏转线圈绕组不通电；控制系统18也可以使第五偏转线圈绕组8005、第七偏转线圈绕组8007通过电流形成的磁场，以及第六偏转线圈绕组8006、第八偏转线圈绕组8008通过电流形成的磁场共同作用，使第一束流1601、第二束流1602、第三束流1603、第四束流1604向-XO-Y方向移动1~2mm，此时其他偏转线圈绕组不通电；
当控制系统18判断丝端翘曲方向为-XOY时，控制系统18使第二束流1602、第三束流1603减小为原设定值的50%；并使第一束流1601、第四束流1604增大为原设定值的150%；同时控制系统18使聚焦线圈7电流增大，使电子束能量汇聚区16沿电子枪轴线上移；控制系统18使第一偏转线圈绕组8001、第三偏转线圈绕组8003通过电流形成的磁场，以及第二偏转线圈绕组8002、第四偏转线圈绕组8004通过电流形成的磁场共同作用，使第一束流1601、第二束流1602、第三束流1603、第四束流1604向XO-Y方向移动1~2mm；此时其他线圈不通电；控制系统18也可以使第五偏转线圈绕组8005、第七偏转线圈绕组8007通过电流形成的磁场，以及第六偏转线圈绕组8006、第八偏转线圈绕组8008通过电流形成的磁场共同作用，使第一束流1601、第二束流1602、第三束流1603、第四束流1604向XO-Y方向移动1~2mm；
当控制系统18判断丝端翘曲方向为-XO-Y时，控制系统18使第三束流1603、第四束流1604减小为原设定值的50%；并使第一束流1601、第二束流1602增大为原设定值的150%；同时控制系统18使聚焦线圈7电流增大，使电子束能量汇聚区16沿电子枪轴线上移；控制系统18使第一偏转线圈绕组8001、第三偏转线圈绕组8003通过电流形成的磁场，以及第二偏转线圈绕组8002、第四偏转线圈绕组8004通过电流形成的磁场共同作用，使第一束流1601、第二束流1602、第三束流1603、第四束流1604向XOY方向移动1~2mm；控制系统18也可以使第五偏转线圈绕组8005、第七偏转线圈绕组8007通过电流形成的磁场，以及第六偏转线圈绕组8006、第八偏转线圈绕组8008通过电流形成的磁场共同作用，使第一束流1601、第二束流1602、第三束流1603、第四束流1604向XOY方向移动1~2mm；
当控制系统18判断丝端翘曲方向为XO-Y时，控制系统使第一束流1601、第四束流1604减小为原设定值的50%；并使第二束流1602、第三束流1603增大为原设定值的150%；同时控制系统18使聚焦线圈7电流增大，使电子束能量汇聚区16沿电子枪轴线上移；控制系统18使第一偏转线圈绕组8001、第三偏转线圈绕组8002通过电流形成的磁场，以及第二偏转线圈绕组8002、第四偏转线圈绕组8004通过电流形成的磁场共同作用，使第一束流1601、第二束流1602、第三束流1603、第四束流1604向-XOY方向移动1~2mm；此时其他线圈不通电；控制系统18也可以使第五偏转线圈绕组8005、第七偏转线圈绕组8007通过电流形成的磁场，以及第六偏转线圈绕组8006、第八偏转线圈绕组8008通过电流形成的磁场共同作用，使第一束流1601、第二束流1602、第三束流1603、第四束流1604向-XOY方向移动1~2mm；
当控制系统18判定丝端发生翘曲，并根据工业CCD相机检测的丝端翘曲方向，采用对应的矫姿策略进行丝端矫姿，丝端矫姿过程持续500ms~1000ms，时间到，则控制系统使第一束流1601、第二束流1602、第三束流1603、第四束流1604恢复到原设定值，聚焦线圈7电流恢复到原设定值，第一偏转线圈绕组8001、第二偏转线圈绕组8002、第三偏转线圈绕组8003、第四偏转线圈绕组8004、第五偏转线圈绕组8005、第六偏转线圈绕组8006、第七偏转线圈绕组8007、第八偏转线圈绕组8008不再通电；
送丝电机13将丝材12通过导丝管2不断地送进到所述电子束能量汇聚区16进行熔化，形成熔滴，熔滴按照预定轨迹层层堆积在成形基板17上，当控制系统18判断出丝端发生了翘曲，则采用所述矫姿策略，对丝端进行矫姿，随着成形过程持续不断地进行，最终将形成与预设模型一致的零件。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪，其特征在于，包括送丝机构以及沿电子枪轴线依次同轴设置的预抽真空腔室（11）、放电腔室（14）、束流导引腔室（15），送丝机构的丝材（12）依次穿过各腔室后到达成形基板（17）的表面；所述放电腔室（14）内设有阴极阵列（100），所述阴极阵列（100）的阴极通过高压端子与外部的高压电源连接，在放电腔室（14）的下端设有阳极孔阵列（4），阳极孔阵列（4）的阳极孔与阴极阵列（100）的阴极排布方式相对应，在阴极阵列（100）通电时，在阴极阵列（100）与阳极孔阵列（4）之间构建形成静电场阵列，气体电离的正离子轰击各个阴极产生的二次电子分别经各自静电场汇聚后进入束流导引腔室（15），由束流导引腔室（15）中的聚焦线圈（7）将电子束汇集在电子枪的轴线上，形成电子束能量汇聚区（16）。
2.根据权利要求1所述的基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪，其特征在于，所述束流导引腔室（15）内部设置隔热套管（10），电子束从隔热套管（10）的内侧穿过，聚焦线圈（7）设置在隔热套管（10）的外周，通过控制聚焦线圈（7）的电流，对电子束能量汇聚区（16）在电子枪轴线上位置进行调整。
3.根据权利要求1所述的基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪，其特征在于，所述冷阴极电子枪上设有用于对丝端状态进行检测矫正的矫姿机构，所述矫姿机构包括偏转线圈阵列（8）、束流采样电阻R1、束流采样电阻R2以及工业CCD相机，所述束流采样电阻R1与设置在丝材（12）外周的导丝管（2）相连接，另一端接地；束流采样电阻R2一端与成形基板（17）相连接，另一端接地，通过两个束流采样电阻采集到的束流信号判断丝材端部是否发生翘曲，由工业CCD相机确定翘曲方向；所述偏转线圈阵列（8）位于电子束汇集路径的外周，通过偏转线圈阵列（8）产生偏转磁场，调整电子束的偏转方向进行丝材端部的矫姿。
4.根据权利要求3所述的基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪，其特征在于，所述偏转线圈阵列（8）采用双层阵列结构，每层包括至少两组互成90°夹角的偏转线圈组，每组偏转线圈组包括两个线圈绕制方向相同且通电方向一致的偏转线圈绕组，两个偏转线圈绕组对称位于电子束汇集路径的外侧，通过向不同方位的偏转线圈组通电控制对应方位电子束的偏转。
5.根据权利要求3所述的电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪，其特征在于，所述偏转线圈阵列（8）的下方设置水冷座（9），水冷座（9）同心设置有与丝材（12）同轴的中心孔（21），电子束从中心孔（21）穿过，在水冷座（9）内部设置冷却腔，冷却腔连接有进水口（901）和出水口（902），通过水冷座（9）对偏转线圈阵列（8）进行隔热防护。
6.根据权利要求1所述的电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪，其特征在于，所述预抽真空腔室（11）上端面中心开孔，在开孔处设置气阻（112）和密封胀圈（113），丝材（12）从密封胀圈（113）的中心穿入。
7.根据权利要求1所述的电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪，其特征在于，所述放电腔室（14）内部贯穿有导丝管（2），在导丝管（2）的外周设有绝缘套管（5），通过绝缘套管（5）使导丝管（2）与阳极孔阵列（4）绝缘；放电腔室（14）上端设有用于向腔室内部导入工作气体的导气管（1005），在导气管（1005）下端设有用于将工作气体导向至阴极阵列（100）各个阴极的气流遮挡环（3），所述气流遮挡环（3）同心套接在导丝管（12）上，位于绝缘套管（5）的上端。
8.根据权利要求1-7任一所述的电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪的使用方法，其特征在于，包括步骤：
S01、将电子枪置于成形基板的上方，穿入丝材，使丝材端部位于成形基板的成形表面；根据电子枪与成形基板之间的位置高度，控制聚焦线圈通入的电流，偏转线圈阵列不通电；
S02、高压电源向阴极阵列供电，通过导气管导入工作气体，工作气体放电产生等离子体，等离子体中正离子轰击阴极产生二次电子，二次电子经各静电场汇聚成电子束，电子束在聚焦线圈作用汇集在丝材端部，将丝材熔化形成熔滴，按照预定轨迹在成形基板上堆积成形；
S03、在进行熔丝增材过程中，当丝端未发生翘曲时，通过束流采样电阻R1采集工作束流信号I0，在丝端翘曲时，束流采样电阻R1采集到的束流信号I1小于工作束流信号I0，且束流采样电阻R2采集到束流信号I2远大于I1，通过工业CCD相机判断丝端翘曲方向，控制聚焦线圈和偏转线圈阵列的通入电流进行丝端矫姿，矫姿完成后，聚焦线圈和偏转线圈阵列恢复初始的工作状态。
9.根据权利要求8所述的电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪使用方法，其特征在于，在步骤S03中，控制聚焦线圈和偏转线圈阵列进行丝端矫姿的过程包括：
减小丝端翘曲方向侧的电子束设定值，并增大另一侧的电子束设定值，增大聚焦线圈的电流，使电子束能量汇聚区上移至翘曲高度位置，同时根据翘曲方向，向对应的偏转线圈阵列内通入电流，使形成的电子束能量汇聚区移动至丝材上进行矫姿。
10.根据权利要求9所述的电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪使用方法，其特征在于，在步骤S03中，提高与翘曲方向相垂直的另外两个电子束的工作电压，使对应电子束的焦点下移，利用位于下层的偏转线圈阵列对所述工作电压提高的电子束向丝端翘曲方向进行偏移调整，位于上层的偏转线圈阵列对与丝端翘曲方向相平行的两个的电子束进行反翘曲方向偏移调整。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310557199.7A CN116613046A (zh) | 2023-05-17 | 2023-05-17 | 基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪及使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310557199.7A CN116613046A (zh) | 2023-05-17 | 2023-05-17 | 基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪及使用方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116613046A true CN116613046A (zh) | 2023-08-18 |
Family
ID=87677552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310557199.7A Pending CN116613046A (zh) | 2023-05-17 | 2023-05-17 | 基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪及使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116613046A (zh) |
-
2023
- 2023-05-17 CN CN202310557199.7A patent/CN116613046A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2015039603A1 (zh) | X射线装置以及具有该x射线装置的ct设备 | |
| US9431210B2 (en) | Charged particle beam device with dynamic focus and method of operating thereof | |
| JP4200656B2 (ja) | 荷電粒子ビームに関する改善 | |
| CN110838427B (zh) | 一种用于熔丝增材制造的电子枪装置 | |
| CN104635617B (zh) | 冷阴极电子枪电磁控制系统及其控制方法 | |
| CN109216135B (zh) | 一种丝束同轴的熔丝增材制造电子枪装置 | |
| TW201503210A (zh) | 電子束晶圓檢查系統及其操作方法 | |
| US6252344B1 (en) | Electron gun used in an electron beam exposure apparatus | |
| CN113990722B (zh) | 一种电子束发射装置 | |
| US3450824A (en) | Method and apparatus for producing and directing an electron beam | |
| CN116613046A (zh) | 基于电-磁场阵列的丝束同轴冷阴极电子枪及使用方法 | |
| CN1314691A (zh) | 场致发射型冷阴极结构和使用该冷阴极的电子枪 | |
| CN1160477C (zh) | 霍尔型离子辅助蒸发源 | |
| CN111063599B (zh) | 一种离子注入装置 | |
| US9159517B2 (en) | Photocathode enhancement system | |
| CN105848396A (zh) | 一种利用空心阴极调节离子能量的装置 | |
| JP2002540574A (ja) | 無アーク電子銃 | |
| CN110797242B (zh) | 一种用于镀膜的冷阴极电子枪装置 | |
| US9824867B2 (en) | Plasma generation apparatus, deposition apparatus, and plasma generation method | |
| US3801719A (en) | Emitter block assembly | |
| JP2004134171A (ja) | 電子銃、電子ビーム描画装置、及び電子ビーム描画方法 | |
| CN203481175U (zh) | 带有电磁合轴装置的电子枪 | |
| CN201102982Y (zh) | 开放式电子束蒸发源 | |
| CN116810119A (zh) | 一种基于场发射阴极的旁路送丝增材制造系统 | |
| CN116213905A (zh) | 一种基于冷阴极电子束光内熔丝增材的双丝增材枪体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |