SU313510A1 - - Google Patents

Description

Известна электронно-лучева  установка дл  нагрева и плавки металлов в вакууме тороидальным электронным лучом, содержаща  кристаллизатор с расплавл емым (нагреваемым ) материалом и расположенные соосно с ним шток, установленный над кристаллизатором , соленоид, обеспечиваюш,ий магнитное поле , силовые линии которого проход т через нагреваемую поверхность и служат дл  формировани  луча, и кольцевую пушку, создаюшую тороидальный поток формировани  электронного луча.

Недостаток известного устройства состоит в отсутствии электронно-оптической системы, поворачивающей пучок на необходимый угол при одновременном обеспечении его фокусировки .

Предлагаема  осесимметрична  установка снабжена дополнительным кольцевым электродом , наход щимс  под отрицательным относительно анода потенциалом и расположенным по ходу движени  электронов таким образом , чтобы обеспечить изменение направлени  проекции вектора скорости электронов на ось установки на 180°, а соленоид снабжен кольцевым магнитопроводом.

Эти отличи  позвол ют повысить надежность и срок службы установки, так как катодный узел, вблизи которого сосредоточено электрическое ноле, расположен над кристаллизатором или охватывает его, будучи закрыт выступом анода от проникновени  брызг, паров и ионных потоков с расплавленной поверхности . Конструкци  пушки допускает дифференцировапную откачку, обеспечивающую в районе катода более высокий вакуум. Электрическое и магнитное пол  образуют магнетроно-цептробежпую фокусирующую систему, в которой электронный пучок отклон етс  на

угол, больший 90°, двига сь вокруг выступа анода, и попадает на поверхность кристаллизатора при наличии магнитного сопровождени .

На фиг. 1 и 2 показаны два варианта установки .

Катод 1 выполнен в виде кольца с коническими выступами и пазом, в котором расположен один или несколько эмиттеров 2. Анод 3 с криволинейной поверхностью вращени  отдел ет внутреннюю область нущки от внешней прикатодной части. Кольцевой отражатель 4, наход щийс  под потенциалом катода или близким к нему, отстоит от анода достаточно далеко, не создава  зон, опасных с точки зрени  пробо . Магнитное поле требуемой конфигурации создаетс  соленоидом 5 с наружным магнитопроводом 6.

Электронный поток движетс  от катода 1 первоначально поперек силовых линий магленную скорость в азимутальном паправленни. Электрические и магнитные силы в прикатодной зоне создают фокусировку магнетронного характера и далее направл ют пучок по криволинейным траектори м, огибающим анод 3. На этом участке силы пол , действующие на электроны, уравновещиваютс  больщими центробел :ными силами; силы пространственного зар да при этом оказываютс  значительно меиьщими сил внещлего пол  и не в состо нии существенно повли ть па фокусировку. Это обеспечивает устойчивость электроппого потока .

Расположение анода 3 вблизи эмиттера 2 создает мощное электрическое иоле, рассасывающее пространственный зар д и обеспечивающее высокие эмиссиоииые токи, в то врем  как попадание электронного потока па анод предотвращаетс  центробежной фокусировкой .

Огиба  анод 3, электроны отклон ютс  на 180° и переход т на внутреннюю область пущки . Здесь они ввод тс  ПО касательной к силовым лини м в ту часть магнитного потока, котора  пересекает эмиттер 2. Это  вл етс  условием отсутстви  пульсаций при дальпейщем движении пучка в магнитпом поле. Небольщ ,ие азимутальные скорости создают на этом участке силы бриллюэновской компенсации пространственного зар да. Здесь действуют силы ионной фокусировки.

Ловушкой ионного потока  вл етс  отражатель 4, преп тствующий попаданию ионов в катодную зону.

В конструкции, изображенной на фиг. 1, имеетс  центральный стержень 7 с потенциалом анода; трубчатый электронный ноток огибает анод 3 и попадает частично на металл, наход щийс  в кристаллизаторе 8, частично на стержень 7, или образует на поверхности материала, наход щегос  в кристаллизаторе, расплавленную зону.

Между кристаллизатором В и пущкой имеетс  зазор дл  визуального контрол  плавки и вакуумной откачки.

На фиг. 2 представлен вариант установки, в которой соленоид 5 с вдагиитопроводом 6 окружают кристаллизатор, а катодный узел охватывает магнитопровод, оставл   свободным пространство над поверхностью нагрева. Детали установки те же, что на фиг. 1.

На основе описанной магиетронно-центробежной тороидальиой иущки возможно создание электронно-лучевых установок дл  металлургических целей, в которых:

1)над поверхностью нагрева имеетс  открытое пространство, допускающее свободный

5 доступ к поверхности нагрева и улучшающее откачку выдел ющихс  газов;

2)ускор ющее поле и катод надежно экранированы от попадани  в них паров плав щегос  металла и иоииых потоков, что улучщает

0 стабильность работы иущки;

3)приемником потока положительпых ионов служит отражающий электрод, наход щийс  под потенциалом катода;

4)конструкци  пущки допускает дифферен5 цироваиную откачку зоны п.тавки металла и

зоны эмиссии и ускорени  электронов, что увеличивает срок службы эмиттера, обеспечивает устойчивость работы установки, уменьщает возможность пробоев;

0 5) развита  поверхность катода и высокий

первеанс пушки позвол ют получить большие

мощности при не слищком высоком анодном

напр жении;

6) пушка позвол ет широко манипулировать электронным пучком, распредел ть и концентрировать его на плоской или цилиндрической поверхности нагреваемого объекта.

Предмет изобретени 

0 Электронно-лучева  установка дл  нагрева и плавки металлов в вакууме с магнетронноцентробежной электронной пушкой, содержаща  кристаллизатор с расплавленным металлом и расположенные соосно с ним щток, установленный над кристаллизатором, соленоид, обеспечивающий магнитное поле, силовые линии которого проход т через нагреваемую поверхность и служат дл  формировапи  луча, и кольцевую пушку, создающую тороидальный

0 поток, направление проекции вектора скорости вылета электронов из катода которой на ось установки противоположно направлению проекции на эту же ось вектора скорости входа электронов в нагреваемый материал, отличающа с  тем, что, с целью повышени  надежности и срока службы устаповки, она снабжена дополнительным кольцевым электродом , наход щимс  под отрицательным относительно анода потепциалом и расположеи0 ным по ходу движени  электронов таким образом , чтобы обеспечить изменение направлени  проекции вектора скорости электронов на ось установки на 180°, а соленоид снабжен кольцевым магнитопроводом.

8 3

li

It .

V4

JIS . о

1 «р:4±г:Шт7- i / ;j%Д5й±а A

i|fe:tJ /rT IfirrESil xi)

;:pj.bitb±ijj:;d 4:

.4.-l

5 6