电子束加工装置的设计及应用优化

电子束加工装置的基本结构如图7.1-2所示，它主要由电子枪、真空系统、控制系统和电源等部分组成。

7.1.2.1 电子枪

电子枪是获得电子束的装置，主要包括电子发射阴极、控制栅极和加速阳极等。利用电流加热阴极发射电子束，带负电荷的电子束高速飞向阳极，途中经加速极加速，并通过电磁透镜把电子束聚焦成很小的束斑，其各部分的功能见表7.1-2。

表7.1-2 电子枪的主要构成及其功能

图7.1-2 电子束加工装置结构示意图

1—工作台系统 2—偏转线圈 3—电磁透镜 4—光栏 5—加速阳极 6—发射电子的阴极 7—控制栅极 8—光学观察系统 9—带窗真空室门 10—工件

图7.1-3 电子枪的结构

1—发射电子的阴极 2—控制栅极 3—加速阳极 4—工件(www.xing528.com)

7.1.2.2 真空系统

真空系统主要有真空泵和抽气装置，目的是保证真空室在电子束加工时维持1.33×10^-2～1.33×10^-4Pa的真空度。因为只有在高真空中，电子才能高速运动。此外，加工时的金属蒸气会影响电子发射，影响稳定性。因此，还需要不断地把加工中产生的金属蒸气抽出去。

真空系统一般由机械旋转泵和扩散泵或涡轮分子泵两级组成，只有这样才能达到电子束加工所需要的开式高真空度。先用机械旋转泵把真空室抽至1.4～0.14Pa，然后由扩散泵或涡轮分子泵抽至0.014～0.00014Pa的高真空度。

7.1.2.3 控制系统

电子束加工装置的控制系统包括束流聚焦控制、束流位置控制、束流强度控制及工作台位移控制等。其各部分的功能见表7.1-3。

表7.1-3 电子束加工装置控制系统和电源的主要构成及其功能

7.1.2.4 电源

因为电子束聚焦以及阴极的发射强度与电压波动有密切关系，电子束加工装置对电源电压的稳定性要求较高，常用稳压设备。