RU2709793C1 - Electron-beam gun with increased service life - Google Patents

Electron-beam gun with increased service life Download PDF

Info

Publication number
RU2709793C1
RU2709793C1 RU2018125075A RU2018125075A RU2709793C1 RU 2709793 C1 RU2709793 C1 RU 2709793C1 RU 2018125075 A RU2018125075 A RU 2018125075A RU 2018125075 A RU2018125075 A RU 2018125075A RU 2709793 C1 RU2709793 C1 RU 2709793C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cathode
electron
anode
service life
heater
Prior art date
Application number
RU2018125075A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Вениаминович Константинов
Андрей Викторович Константинов
Валерий Вячеславович Дьяков
Николай Николаевич Чупятов
Сергей Альбертович Гусев
Николай Викторович Павлушин
Валерий Николаевич Иванов
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Электромеханика"
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Электромеханика" filed Critical Публичное акционерное общество "Электромеханика"
Priority to RU2018125075A priority Critical patent/RU2709793C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2709793C1 publication Critical patent/RU2709793C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electronics and electrical engineering in the field of heat treatment of metals for their vacuum melting, evaporation, fusing, welding, cutting, for additive technologies. Electron-beam gun comprises cathode cascade in housing with collecting lens, anode and beam guide with focusing and deflecting lenses, heat insulators, current leads and water-cooling system. Cathode has separation of emitting surface and ion-absorptive cavity due to cylindrical shape of recess. Heater of the cathode is made in the form of a heating spiral wound around the cathode and connected to the cathode in series. Cross section of cathode on side of high-voltage power supply is narrow.
EFFECT: technical result is longer service life of electron-beam device, possibility of continuous multiple repetition of process; whole batch of output products released in identical conditions and with identical modes has minimum spreads of parameters.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электронике и электротехнике в области термообработки металлов с целью их вакуумного плавления, испарения, наплавления, сварки, резки, для аддитивных технологий, и может быть использовано в автоматизированных технологических процессах для авиационно-космического, судо- и автомобилестроения, железнодорожного транспорта, двигателе- и машиностроения.The invention relates to electronics and electrical engineering in the field of heat treatment of metals with the aim of vacuum melting, evaporation, deposition, welding, cutting, for additive technologies, and can be used in automated technological processes for aerospace, ship and automotive, railway transport, engine - and mechanical engineering.

Известные конструкции электронно-лучевых пушек (ЭЛП) имеют ресурс эксплуатации до 50 часов. Между тем, использование ЭЛП в технологических установках, как правило, сопровождается вакуумированием рабочей камеры и самой ЭЛП. Это длительный подготовительный процесс, который существенно расходует ресурс ЭЛП. Таким образом, ресурс ЭЛП является неприемлемо низким при высокой цене самой ЭЛП и является серьезным ограничением для реализации современных технологий термообработки металлов. Невозможность многократного повторения технологических процессов без изменения условий обеспечения является причиной разброса параметров и качества технологической продукции. В связи с этим ресурс эксплуатации ЭЛП наряду с ее функциональными параметрами является параметром, определяющим качество ЭЛП в целом. Основным элементом, определяющим надежность и ресурс ЭЛП, является катод. Причиной его износа является поток встречных положительных ионов, имеющих место в корпусе ЭЛП из-за недостаточного вакуумирования, а также появляющихся в технологическом процессе термообработки металлов и интенсивного нагрева элементов конструкции ЭЛП. Материал, конструкция, условия и режимы работы катода определяют ресурс ЭЛП.Known designs of electron beam guns (EBL) have a service life of up to 50 hours. Meanwhile, the use of EBL in technological installations, as a rule, is accompanied by evacuation of the working chamber and the EBL itself. This is a lengthy preparatory process, which significantly consumes the ELP resource. Thus, the EBL resource is unacceptably low at the high price of the EBL itself and is a serious limitation for the implementation of modern metal heat treatment technologies. The impossibility of repeated repetition of technological processes without changing the conditions of supply is the cause of the variation in the parameters and quality of technological products. In this regard, the life of the EBL along with its functional parameters is a parameter that determines the quality of the EBL as a whole. The main element that determines the reliability and life of the EBL is the cathode. The reason for its wear and tear is the flow of positive counter ions that occur in the EBL housing due to insufficient evacuation, and also appearing in the process of heat treatment of metals and intense heating of the EBL structural elements. The material, design, conditions and modes of operation of the cathode determine the life of the EBL.

Изобретение RU 2314591 C1 10.01.2008 предлагает способы, компенсирующие деструктивные изменения катодного каскада в процессе его разрушения и повышающие ресурс эксплуатации и надежность, однако они не касаются явных средств борьбы с разрушительным потоком обратных ионов.The invention RU 2314591 C1 01/10/2008 provides methods that compensate for destructive changes in the cathode cascade during its destruction and increase the service life and reliability, but they do not relate to explicit means of dealing with the destructive flow of reverse ions.

Наиболее близким к настоящему изобретению является изобретения RU 2314593 С2 10.01.2007. В зависимости от назначения ЭЛП катод выполняется с плоской эмитирующей поверхностью, либо в нем создается углубление для локализации приема бомбардирующих его положительных ионов. Недостатком такого способа является отсутствие четкой границы между эмитирующими поверхностями катода и областью поглощения ионов. Это ведет к износу катода и изменению его эмиссионных способностей в процессе эксплуатации. В результате даже одна партия изделий, полученных в ходе технологического процесса, может иметь значительный разброс параметров.Closest to the present invention is the invention RU 2314593 C2 10.01.2007. Depending on the purpose of the EBL, the cathode is made with a flat emitting surface, or a recess is created in it to localize the reception of positive ions bombarding it. The disadvantage of this method is the lack of a clear boundary between the emitting surfaces of the cathode and the ion absorption region. This leads to wear of the cathode and a change in its emission abilities during operation. As a result, even one batch of products obtained during the process can have a significant variation in parameters.

Еще один недостаток, снижающий надежность и ресурс эксплуатации ЭЛП, связан с косвенным нагревателем катода, выполненным из вольфрамовой проволоки. Разность потенциалов между катодом и нагревателем около 2 кВ. В изолированной камере нагревателя при температуре более 2300°С возникает локальный поток положительных ионов, обусловленный наличием остаточных газов и газовыделений, сопровождающих разрушение катода в процессе его эксплуатации. Спираль нагревателя не содержит средств защиты от бомбардировки ионами, которая пропорциональна высокому напряжению между катодом и нагревателем.Another drawback that reduces the reliability and service life of the EBL is associated with an indirect cathode heater made of tungsten wire. The potential difference between the cathode and the heater is about 2 kV. In the insulated chamber of the heater at a temperature of more than 2300 ° C, a local flow of positive ions occurs due to the presence of residual gases and gas emissions accompanying the destruction of the cathode during its operation. The heater spiral does not contain any means of protection against ion bombardment, which is proportional to the high voltage between the cathode and the heater.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка ЭЛП с существенно повышенным ресурсом эксплуатации за счет конструктивных особенностей катода и его нагревателя.The task to which the invention is directed is the development of an EBL with a significantly increased service life due to the design features of the cathode and its heater.

Поставленная задача решается тем, что электронно-лучевая пушка с повышенным ресурсом эксплуатации содержит катодный каскад в корпусе с собирающей линзой, анод и лучевод с фокусирующими и отклоняющими линзами, тепловые изоляторы, токоподводы и систему водоохлаждения, причем катод имеет разделение эмитирующей поверхности и ионо-поглотительного углубления за счет цилиндрической формы углубления, нагреватель катода выполнен в виде нагревательной спирали, обвитой вокруг катода, и соединенной с катодом последовательно, сечение катода со стороны высоковольтного питания заужено.The problem is solved in that the electron beam gun with an increased service life contains a cathode cascade in a housing with a collecting lens, an anode and a beam guide with focusing and deflecting lenses, thermal insulators, current leads and a water cooling system, the cathode having a separation of the emitting surface and the ion-absorbing the recess due to the cylindrical shape of the recess, the cathode heater is made in the form of a heating coil entwined around the cathode, and connected in series with the cathode, the cross section of the cathode with high voltage power torons narrowed.

На фиг. 1 показан общий вид электронно-лучевой пушки.In FIG. 1 shows a general view of an electron beam gun.

На фиг. 2 показан катодный каскад.In FIG. 2 shows a cathode cascade.

ЭЛП предназначена для создания электронного пучка и управления им. Основными модулями ЭЛП являются высоковольтный ввод 1, катодный каскад 2, анод 3 и лучевод 4.ELP is designed to create an electron beam and control it. The main modules of the EBL are the high-voltage input 1, the cathode cascade 2, the anode 3 and the beam path 4.

В корпус высоковольтного ввода 1, внутренняя поверхность которого выполнена из электроизоляционного материала 5, заключен опорный изолятор. Опорный изолятор конструктивно объединяет в себе изолятор 6 и проходящий через него к катодному узлу 2 коаксиальный водоохлаждаемый токоподвод 7.A support insulator is enclosed in the housing of the high-voltage input 1, the inner surface of which is made of electrical insulating material 5. The support insulator constructively combines the insulator 6 and the coaxial water-cooled current supply 7 passing through it to the cathode assembly 2.

С внешней стороны коаксиального водоохлаждаемого токоподвода 7 (со стороны атмосферы) на нем установлены клеммы 8 для подсоединения электрических кабелей высокого напряжения и штуцеры 9 для подачи охлаждающей воды. Охлаждение коаксиального водоохлаждаемого токоподвода 7 устроено по принципу трубки Фильда. С внутренней стороны (со стороны вакуума), к коаксиальному водоохлаждаемому токоподводу 7, крепится тепловой экран 10, выполненный из магнитомягкой стали предохраняющий изолятор 6 от радиационного излучения катодного узла 2.On the outside of the coaxial water-cooled current supply 7 (from the atmosphere), terminals 8 are installed on it for connecting high voltage electric cables and fittings 9 for supplying cooling water. The cooling of the coaxial water-cooled current supply 7 is arranged according to the principle of the Field tube. From the inside (from the vacuum side), to the coaxial water-cooled current supply 7, a heat shield 10 is mounted, made of soft magnetic steel, protecting the insulator 6 from radiation from the cathode assembly 2.

Катодный каскад 2 (фиг. 2) установлен в корпусе 11 с водоохлаждением 12. Катод крепится к внутренней части коаксиального водоохлаждаемого токоподвода 7 опорного изолятора. В тепловом экране 10 закреплен электрод 13, проходящий через тепловую изоляцию 14 и подающий питание на вольфрамовую спираль 15 нагрева катода 16.The cathode cascade 2 (Fig. 2) is installed in the housing 11 with water cooling 12. The cathode is attached to the inside of the coaxial water-cooled current supply 7 of the reference insulator. An electrode 13 is fixed in the heat shield 10, passing through the thermal insulation 14 and supplying power to the tungsten coil 15 for heating the cathode 16.

Нагрев катода осуществляется радиационным способом вольфрамовой спиралью 15. Катод и вольфрамовая спираль окружены многослойной экранной тепловой изоляцией 14.The cathode is heated by radiation using a tungsten helix 15. The cathode and tungsten helix are surrounded by a multilayer screen thermal insulation 14.

Корпус 11 катодного узла, выполненный из немагнитной нержавеющей стали с водяной рубашкой охлаждения, установлен на анод 3. В корпусе 11 имеется патрубок дифференциальной откачки 17 катодного узла 2.The casing 11 of the cathode assembly made of non-magnetic stainless steel with a water cooling jacket is mounted on the anode 3. In the casing 11 there is a differential pump nozzle 17 of the cathode assembly 2.

С внешней стороны корпус 11 катодного узла 2 охвачен катушкой собирающей электромагнитной линзы 18, а внешний кожух 19, изготовленный из магнитомягкой стали, является обратным магнитопроводом собирающей линзы и одновременно исполняет роль конструктивного элемента, через который производится вакуумное уплотнение изолятора 6 с корпусом 11 и корпуса с анодом 3.On the outside, the casing 11 of the cathode assembly 2 is surrounded by a coil of a collecting electromagnetic lens 18, and the outer casing 19, made of soft magnetic steel, is the reverse magnetic circuit of the collecting lens and at the same time acts as a structural element through which the vacuum sealing of the insulator 6 with the casing 11 and the c anode 3.

Анод 3 установлен на лучевод 4, который выполнен из немагнитной нержавеющей стали с водоохлаждением 20. На наружной поверхности лучевода базируются две фокусирующие 21 и отклоняющая 22 электромагнитные линзы.The anode 3 is mounted on a beam guide 4, which is made of non-magnetic stainless steel with water cooling 20. Two focusing 21 and 22 deflecting electromagnetic lenses are based on the outer surface of the beam guide.

Анод 3 выполнен из магнитомягкой стали и имеет водяное охлаждение 23. Со стороны, обращенной к катоду, он имеет форму конуса с углом Пирса. С обратной стороны внутренняя часть анода 3 выполнена тоже конической для обеспечения свободного прохода расширяющегося электронного пучка. Анод 3 является полюсом как электростатической, так и магнитной линз. Электростатическое поле образуется за счет разности потенциалов между катодом и анодом. Благодаря конической поверхности с углом Пирса градиент электростатического поля постоянен, поэтому эмиттанс получаемого электронного пучка минимальный. Магнитное поле возбуждается катушкой собирающей линзы 18 и замыкается по контуру анод 3 - внешний кожух (обратный магнитопровод) 19 - тепловой экран (второй полюс магнитной линзы) 10 - анод.The anode 3 is made of soft magnetic steel and has water cooling 23. From the side facing the cathode, it has the shape of a cone with a Pier angle. On the reverse side, the inner part of the anode 3 is also conical to provide free passage of the expanding electron beam. Anode 3 is a pole of both electrostatic and magnetic lenses. An electrostatic field is formed due to the potential difference between the cathode and the anode. Due to the conical surface with the Pierce angle, the gradient of the electrostatic field is constant, therefore, the emittance of the resulting electron beam is minimal. The magnetic field is excited by the coil of the collecting lens 18 and is closed along the contour of the anode 3 - outer casing (reverse magnetic circuit) 19 - heat shield (second pole of the magnetic lens) 10 - anode.

Водоохлаждение ЭЛП разделено на два контура. Первый контур со штуцерами 9 охлаждает коаксиальный водоохлаждаемый токоподвод 7, находящийся под высоким напряжением, а второй - лучевод 4 (водоохлаждение 20), анод 3 (водоохлаждение 23) и корпус 11 катодного узла 1 (водоохлаждение 12), находящиеся под потенциалом земли. Лучевод 4, анод 3 и корпус катода 11 по охлаждению соединены последовательно.ELP water cooling is divided into two circuits. The first circuit with fittings 9 cools a coaxial water-cooled current supply 7, which is under high voltage, and the second one, a beam guide 4 (water cooling 20), anode 3 (water cooling 23) and the casing 11 of the cathode assembly 1 (water cooling 12), which are under ground potential. The beam guide 4, the anode 3 and the cathode body 11 for cooling are connected in series.

Электронно-лучевая пушка работает следующим образом.The electron beam gun works as follows.

Катод 16 нагревается до температуры, при которой ток эмиссии с его поверхности 24, обращенной к аноду 3, достигает необходимой величины. Электроны, эмитированные с поверхности, ускоряются потенциалом катода и фокусируются в отверстие анода как электростатическим, так и магнитным полями. Конфигурация полей такова, что эмиттанс пучка минимален. Непосредственно за отверстием анода пучок проходит кроссовер 25 и начинает расширяться. Первая фокусирующая линза 21 преобразует расширяющийся пучок в параллельный, а при помощи второй устанавливается необходимый по технологическому процессу диаметр пучка на поверхности изделия. При такой фокусировке искривление портрета пучка на фазовой плоскости и, соответственно, аберрации, вносимые в пучок фокусирующей системой минимальны. Отклоняющая линза 22 состоит из двух независимых блоков катушек, создающих взаимно перпендикулярные магнитные поля 26, перпендикулярные оси пучка. Величина магнитного поля, создаваемого каждым блоком катушек в апертуре линзы постоянна. Катушки базируются на круговом магнитопроводе и имеют разное количество витков. Количество витков в катушках аппроксимируют синусоидальный закон распределения плотности тока по углу для создания магнитного поля по оси Х и косинусоидальный вдоль оси Y.The cathode 16 is heated to a temperature at which the emission current from its surface 24 facing the anode 3 reaches the required value. Electrons emitted from the surface are accelerated by the cathode potential and are focused into the anode hole by both electrostatic and magnetic fields. The field configuration is such that the emittance of the beam is minimal. Immediately after the anode opening, the beam passes through the crossover 25 and begins to expand. The first focusing lens 21 converts the expanding beam into a parallel one, and with the help of the second one the diameter of the beam necessary for the technological process is established on the surface of the product. With this focusing, the curvature of the beam portrait on the phase plane and, accordingly, the aberrations introduced into the beam by the focusing system are minimal. The deflecting lens 22 consists of two independent coil units creating mutually perpendicular magnetic fields 26 perpendicular to the beam axis. The magnitude of the magnetic field generated by each block of coils in the lens aperture is constant. Coils are based on a circular magnetic circuit and have a different number of turns. The number of turns in the coils approximates the sinusoidal law of the distribution of current density along the angle to create a magnetic field along the X axis and cosine along the Y axis.

Ресурс эксплуатации ЭЛП определяется ресурсом эксплуатации катода. Износ катода определятся двумя процессами:The life of the EBL is determined by the life of the cathode. Cathode wear is determined by two processes:

- распыление металла бомбардировкой потоком обратных ионов, которые исходят из пучковой плазмы, ускоряются до энергии пропорциональной потенциалу катода и попадают на его поверхность;- atomization of the metal by bombardment by a stream of reverse ions that emanate from the beam plasma, are accelerated to an energy proportional to the potential of the cathode and fall on its surface;

- испарение металла с нагретых до высокой температуры поверхностей деталей катода.- evaporation of metal from surfaces of cathode parts heated to a high temperature.

Детали, определяющие ресурс эксплуатации катода, это нить накала и активная поверхность катода, участвующая в получении тока эмиссии.Details that determine the cathode's operating life are the filament and the active surface of the cathode involved in obtaining the emission current.

Нить накала выполнена из вольфрама. Диаметр и длина нити определяются тепловым расчетом и приняты такими, что при температуре поверхности катода, с которой идет эмиссия электронов, 2200°С температура поверхности нити не превышает 2300°С.The filament is made of tungsten. The diameter and length of the filament are determined by thermal calculation and are taken such that at a surface temperature of the cathode with which the electron emission is 2200 ° C, the surface temperature of the filament does not exceed 2300 ° C.

Распыление нити бомбардировкой потоком обратных ионов исключено, так как она надежно защищена тепловой защитой и самим катодом.Spraying the filament by bombardment by a reverse ion flow is excluded, since it is reliably protected by thermal protection and by the cathode itself.

Время, за которое диаметр нити уменьшится на 0,1 мм (а радиус, - на 0,005 см) составитThe time during which the diameter of the thread will decrease by 0.1 mm (and the radius - by 0.005 cm) will be

Figure 00000001
Figure 00000001

где ΔR уменьшение радиуса нити; F=4,28-10-9 г/см2с - скорость испарения вольфрама при температуре 2327°С; γ=19,3 г/см3 - удельный вес вольфрама.where ΔR is the decrease in the radius of the thread; F = 4,28-10 -9 g / cm 2 s - the rate of evaporation of tungsten at a temperature of 2327 ° C; γ = 19.3 g / cm 3 is the specific gravity of tungsten.

Катод выполнен из ниобия. Рабочая поверхность катода, с которой идет эмиссия электронов, нагревается до температуры 2200°С.The cathode is made of niobium. The working surface of the cathode, with which the emission of electrons, is heated to a temperature of 2200 ° C.

Распыление рабочей поверхности бомбардировкой потоком обратных ионов не происходит, так как ионы фокусируются собирающей линзой, проходят через центральное отверстие в катоде и попадают на его дно. Поверхность дна отверстия в эмиссии электронов для получения пучка не участвует. Конструкция катода такова, что его распыление на дне центрального отверстия на ресурс эксплуатации катода в целом не сказывается.Spraying of the working surface by bombardment by a flow of reverse ions does not occur, since the ions are focused by a collecting lens, pass through the central hole in the cathode and fall to its bottom. The surface of the bottom of the hole in the emission of electrons to produce a beam is not involved. The design of the cathode is such that its sputtering at the bottom of the central hole does not generally affect the cathode's operating life.

Время, за которое длина катода уменьшится на 4 мм (на 0,4 см) составитThe time during which the cathode length decreases by 4 mm (by 0.4 cm) will be

Figure 00000002
Figure 00000002

где ΔL уменьшение длины катода; V=1,87⋅10-7 г/см2с - скорость испарения ниобия при температуре 2227°С; γ=8,57 г/см3 - удельный вес ниобия.where ΔL is the decrease in cathode length; V = 1.87 · 10 -7 g / cm 2 s - the rate of evaporation of niobium at a temperature of 2227 ° C; γ = 8.57 g / cm 3 is the specific gravity of niobium.

На основании приведенных расчетов и опыта эксплуатации ресурс эксплуатации катода и, соответственно, ЭЛП определен не менее 500 час.Based on the above calculations and operating experience, the cathode exploitation resource and, accordingly, the ELP are determined for at least 500 hours.

Отличие настоящего изобретения в том, что эмитирующая поверхность 24 катода 16 и ионо-поглотительное углубление 27 радикально разделены за счет формы углубления: не конусообразной, а цилиндрической. Облако эмитированных электронов, скопившихся в ионо-поглотительном углублении, создает потенциальный барьер для дальнейшей эмиссии электронов со дна ионо-поглотительного углубления, и в то же время является четкой мишенью для обратных ионов, устремленных от анода к катоду. В результате эмитирующая поверхность катода оказывается надежно защищенной от разрушительной бомбардировки обратными ионами.The difference of the present invention is that the emitting surface 24 of the cathode 16 and the ion-absorption recess 27 are radically separated due to the shape of the recess: not cylindrical, but cylindrical. A cloud of emitted electrons accumulated in the ion-absorption cavity creates a potential barrier for the further emission of electrons from the bottom of the ion-absorption cavity, and at the same time, it is a clear target for reverse ions directed from the anode to the cathode. As a result, the emitting surface of the cathode is reliably protected from destructive bombardment by reverse ions.

Еще одно отличие заключается в конструкции нагревателя катода, который выполняют в виде нагревательной спирали, обвитой вокруг катода, и соединенной с катодом последовательно. Сечение катода со стороны высоковольтного питания зауживают для направленного теплового воздействия на эмитирующую поверхность катода. Такая конструкция исключает наличие высоковольтного напряжения между нагревателем и катодом, а, следовательно, потоки обратных ионов, бомбардирующих обмотку нагревателя катода, снижающих ее ресурс эксплуатации и надежность.Another difference lies in the design of the cathode heater, which is made in the form of a heating coil twisted around the cathode and connected in series with the cathode. The cathode cross section on the high-voltage side is narrowed for directional heat exposure on the emitting surface of the cathode. This design eliminates the presence of high-voltage voltage between the heater and the cathode, and, consequently, the flows of reverse ions bombarding the coil of the cathode heater, reducing its service life and reliability.

Технический результат настоящего изобретения, заключается в том, что ресурс эксплуатации ЭЛП увеличивается по сравнению со среднестатистическим ресурсом аналогичных ЭЛП до 10 раз. Это радикально изменяет эксплуатационные возможности ЭЛП в технологических процессах термообработки металлов в вакууме, поскольку становится возможным непрерывное многократное повторение технологического процесса. Вся партия выходной продукции, выпущенная в одинаковых условиях и с одинаковыми режимами, имеет минимальные разбросы параметров.The technical result of the present invention lies in the fact that the service life of the ELP is increased compared to the average resource of similar ELP up to 10 times. This radically changes the operational capabilities of ELP in technological processes of heat treatment of metals in vacuum, since it becomes possible to continuously repeat the process. The entire batch of output products, released under the same conditions and with the same modes, has minimal variation in parameters.

Описанный способ увеличения ресурса эксплуатации и надежности ЭЛП аппаратно и программно реализован и испытан с положительным результатом в ПАО «Электромеханика», г. Ржева, Тверской обл. РФ.The described method of increasing the service life and reliability of the ELT is hardware and software implemented and tested with a positive result in PJSC "Electromechanics", Rzhev, Tver region. RF

Claims (1)

Электронно-лучевая пушка, содержащая катодный каскад в корпусе с собирающей линзой, анод и лучевод с фокусирующими и отклоняющими линзами, тепловые изоляторы, токоподводы и систему водоохлаждения, отличающаяся тем, что катод имеет разделение эмитирующей поверхности и ионопоглотительного углубления за счет цилиндрической формы углубления, нагреватель катода выполнен в виде нагревательной спирали, обвитой вокруг катода и соединенной с катодом последовательно, сечение катода со стороны высоковольтного питания заужено.An electron beam gun containing a cathode cascade in a housing with a collecting lens, an anode and a beam guide with focusing and deflecting lenses, thermal insulators, current leads and a water cooling system, characterized in that the cathode has a separation of the emitting surface and the ion absorption cavity due to the cylindrical shape of the cavity, a heater The cathode is made in the form of a heating coil entwined around the cathode and connected in series with the cathode, the cathode section on the high-voltage side is narrowed.
RU2018125075A 2018-07-09 2018-07-09 Electron-beam gun with increased service life RU2709793C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018125075A RU2709793C1 (en) 2018-07-09 2018-07-09 Electron-beam gun with increased service life

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018125075A RU2709793C1 (en) 2018-07-09 2018-07-09 Electron-beam gun with increased service life

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2709793C1 true RU2709793C1 (en) 2019-12-20

Family

ID=69007035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018125075A RU2709793C1 (en) 2018-07-09 2018-07-09 Electron-beam gun with increased service life

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2709793C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756845C1 (en) * 2020-12-28 2021-10-06 Акционерное Общество "Наука И Инновации" Cathode-heating unit for an electron beam gun
RU2777038C1 (en) * 2021-12-17 2022-08-01 Публичное акционерное общество "Электромеханика" Gas-discharge cathode-beam gun

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3652821A (en) * 1969-11-06 1972-03-28 Leybold Heraeus Verwaltung Electron gun for heating materials in an evacuated container
US4061871A (en) * 1975-05-02 1977-12-06 Leybold-Heraeus Gmbh & Co. Kg Electron gun for heating, melting and vaporizing purposes, with deflection systems
RU2314593C2 (en) * 2005-12-15 2008-01-10 Закрытое акционерное общество Научно-производственный центр "Элионная техника" (ЗАО НПЦ "ЭТ") Electron-beam gun for heating materials in vacuum
RU2314591C1 (en) * 2006-04-26 2008-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") Electron-beam gun cathode assembly, cathode heater, and heater holder
WO2012055458A1 (en) * 2010-10-25 2012-05-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device for producing an electron beam

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3652821A (en) * 1969-11-06 1972-03-28 Leybold Heraeus Verwaltung Electron gun for heating materials in an evacuated container
US4061871A (en) * 1975-05-02 1977-12-06 Leybold-Heraeus Gmbh & Co. Kg Electron gun for heating, melting and vaporizing purposes, with deflection systems
RU2314593C2 (en) * 2005-12-15 2008-01-10 Закрытое акционерное общество Научно-производственный центр "Элионная техника" (ЗАО НПЦ "ЭТ") Electron-beam gun for heating materials in vacuum
RU2314591C1 (en) * 2006-04-26 2008-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") Electron-beam gun cathode assembly, cathode heater, and heater holder
WO2012055458A1 (en) * 2010-10-25 2012-05-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device for producing an electron beam

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756845C1 (en) * 2020-12-28 2021-10-06 Акционерное Общество "Наука И Инновации" Cathode-heating unit for an electron beam gun
RU2777038C1 (en) * 2021-12-17 2022-08-01 Публичное акционерное общество "Электромеханика" Gas-discharge cathode-beam gun
RU2789848C1 (en) * 2022-05-30 2023-02-14 Василий Юрьевич Григорьев Electron gun cathode assembly

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4452686A (en) Arc plasma generator and a plasma arc apparatus for treating the surfaces of work-pieces, incorporating the same arc plasma generator
JP6198211B2 (en) Plasma source apparatus and method for generating a charged particle beam
JP2648235B2 (en) Ion gun
JP5872541B2 (en) Improved ion source
JP5616426B2 (en) Vacuum processing equipment
Burdovitsin et al. Hollow-cathode plasma electron gun for beam generation at forepump gas pressure
US4122347A (en) Ion source
KR101064567B1 (en) Electron beam source being capable of controlling beam width
Solov’ev et al. Investigation of plasma characteristics in an unbalanced magnetron sputtering system
US20140145581A1 (en) Ion Implanter
US8157976B2 (en) Apparatus for cathodic vacuum-arc coating deposition
Shchukin et al. High-efficiency electron source with a hollow cathode in technologies of thin film deposition and surface treatment under forevacuum pressures
US6465793B1 (en) Arc initiation in cathodic arc plasma sources
RU2709793C1 (en) Electron-beam gun with increased service life
US11664189B2 (en) Apparatus of charged-particle beam such as scanning electron microscope comprising plasma generator, and method thereof
JP2008234874A (en) Focused ion beam device
US9773646B2 (en) Plasma ion source and charged particle beam apparatus
US8698401B2 (en) Mitigation of plasma-inductor termination
RU2590891C1 (en) Electronic unsoldered gun for electron flow discharge from vacuum field gun to atmosphere or other gas medium
JPH02227950A (en) Electron gun having apparatus which generates magnetic field around cathode
Bolotov et al. Diagnosis of plasma glow discharge energy parameters in the processes of treatment small diameter long tubes
WO2014193207A1 (en) The gas-discharge electron gun
RU2323502C1 (en) Gaseous-discharge electron gun
Thoma et al. Investigation, simulation and first measurements of a 2 m long electron column trapped in a Gabor-Lens device
EP3333878A1 (en) Gas-discharge electron gun