一種直流電子束軌跡測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電子束軌跡的測量裝置，特別是磁控直流電子束軌跡的測量
目.0
【背景技術】
[0002]電子束在高尖端材料改性、高精度焊接以及制備等離子體等方面發(fā)揮著極其重要的作用。電子束由電子束源在真空環(huán)境下生成，并通過特定裝置將其輸運引出至所需的應用環(huán)境中。電子束輸運引出的質(zhì)量和效率對電子束的應用至關重要，因此需要準確測量出電子束軌跡，進而指導輸運引出裝置的設計。
[0003]在靜電場和磁場環(huán)境下，電子束的束徑在傳輸通道內(nèi)不同位置有很大差別，因此要準確測量電子束軌跡，需要對多個位置的束徑進行測量，然后再進行描繪。傳統(tǒng)的電子束軌跡測量方法是用脈沖電子束轟擊熒光靶，并通過觀察靶上的轟擊痕跡來確定電子束截面尺寸，但這種測量方法在測量直流電子束軌跡時有以下弊端:
[0004](I)熒光靶能夠承受的束流平均功率很低，無法承受直流電子束的轟擊，只能用于脈沖電子束的測量；
[0005](2)很多電子束源的直流和脈沖發(fā)射特性并不相同，用測量脈沖束的方法測量直流束，獲得的結果會有偏差；
[0006](3)熒光靶每次只能測量一個截面位置上電子束形狀，測量電子束不同位置上的一組束徑必須多次改變測量位置，需要破壞真空環(huán)境或引入步進電機等設備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型提供一種直流電子束軌跡的測量裝置，從而克服了傳統(tǒng)的脈沖電子束軌跡測量方法無法測量直流電子束的技術問題，本實用新型提供一種直流電子束軌跡測量裝置，可一次性準確測量整個輸運引出通道內(nèi)直流電子束軌跡。
[0008]本實用新型的技術解決方案是:
[0009]本實用新型所提供的直流電子束軌跡測量裝置，其特殊之處在于:包括一個或多個金屬膜22、真空艙3、法拉第筒4、高壓電源5、電流表6、真空栗組7及支撐結構，
[0010]所述真空艙3的一端與直流電子束源I連接，所述真空艙3的另一端與法拉第筒4連接;一個或多個金屬膜22布置于真空艙內(nèi)，并位于直流電子束軌跡上的不同位置;所述真空栗組7與真空艙3連接用于真空艙的抽真空;所述高壓電源5與直流電子束源I連接，使電子束源發(fā)射直流電子束;所述法拉第筒4用于接收直流電子束流;所述電流表6與法拉第筒4連接，用于電流測量。
[0011]以上為本實用新型裝置的核心方案，基于該核心方案，本實用新型還做出以下優(yōu)化限定:
[0012]為了盡量避免對電子束源陰極產(chǎn)生污染，本實用新型的金屬膜為鈦膜，所述金屬膜的厚度小于等于0.1_。
[0013]再進一步的，為了更加方便準確地安裝金屬膜陣列，本實用新型的直流電子束軌跡測量裝置還包括測量軸21，所述測量軸沿其軸向設置有通孔，所述通孔的直徑為電子束預估直徑的4倍以上，所述測量軸21安裝于真空艙3內(nèi)，所述一個或多個金屬膜22安裝于測量軸21上。
[0014]再進一步的，為了測量使用永磁透鏡進行約束的磁控直流電子束的軌跡，本實用新型的測量軸的內(nèi)壁設置有內(nèi)螺紋;所述直流電子束軌跡測量裝置還包括多個永磁透鏡23和多個永磁透鏡支座26，永磁透鏡通過永磁透鏡支座26安裝于測量軸通孔內(nèi)，永磁透鏡支座26與測量軸通孔螺紋連接，永磁透鏡23與金屬膜間隔排布。
[0015]再進一步的，為了測量使用電磁透鏡進行約束的磁控直流電子束軌跡，本實用新型的測量軸的外壁設置有螺紋，所述直流電子束軌跡測量裝置還包括多個電磁透鏡24和多個電磁透鏡支座27，電磁透鏡通過電磁透鏡支座27安裝于測量軸通孔內(nèi)，電磁透鏡支座27與測量軸外壁螺紋連接。
[0016]利用本實用新型的直流電子束軌跡測量裝置進行軌跡測量的方法，其特殊之處在于:包括下列步驟:
[0017]I)將一個或多個金屬膜布置在直流電子束軌跡上的不同位置；
[0018]2)使金屬膜處于真空環(huán)境；
[0019]3)直流電子束源發(fā)射直流電子束；
[0020]4)直流電子束依次穿透多個金屬膜；
[0021]5)測量金屬膜上直流電子束所留下的孔洞；
[0022]6)測量并記錄每個金屬膜位置及孔徑，根據(jù)測量結果繪制直流電子束軌跡。
[0023]以上為本實用新型方法的核心方案，基于該核心方案，本實用新型還做出以下優(yōu)化限定:
[0024]上述步驟2)中真空度在I X 10—3Pa以下。真空度在I X 10—3Pa以下可以有效減少電子束源陰極部分的污染，保證電子束源正常工作。
[0025]上述步驟6)中測量金屬膜孔徑時，應記錄同一金屬膜孔洞直徑的最大和最小值，并將兩者乘積的平方根記錄為該金屬膜孔徑。該孔徑計算方法實際采用的是面積折算方式，最能反映出非絕對圓形的孔洞尺寸。
[0026]本實用新型與現(xiàn)有技術相比，有益效果是:
[0027](I)本實用新型采用電子束燒穿金屬膜的方式，實現(xiàn)了直流電子束傳輸軌跡的直接測量；
[0028](2)本實用新型每次試驗使用一組金屬膜，實現(xiàn)了電子束傳輸路徑上不同位置束流形狀的同時測量，單次試驗即可描繪出完整的電子束傳輸軌跡，避免反復裝卸，提高了測量效率了測量準確性；
[0029](3)本實用新型可在軸向方向任意位置裝夾多個金屬膜、永磁透鏡和電磁透鏡的測量軸，實現(xiàn)了磁控直流電子束傳輸路徑上任意位置的束流形狀測量。
【附圖說明】
[0030]圖1是本實用新型直流電子束軌跡簡易測量實驗組成示意圖。如圖所示，直流電子束軌跡簡易測量實驗由電子束源1、測量軸組件2、真空艙3、法拉第筒4、高壓電源5、電流表6、真空栗組7和其余未標注的支撐結構組成。
[0031 ]圖2是本實用新型設計的測量軸組件示意圖。
[0032]其中附圖標記為:1-電子束源、2-測量軸組件、3-真空艙、4-法拉第筒、5-高壓電源、6-電流表、7-真空栗組、21-測量軸、22-金屬膜、23-永磁透鏡、24-電磁透鏡、25-金屬膜支座、26-永磁透鏡支座、27-電磁透鏡支座。
【具體實施方式】
[0033]實施例1
[0034](I)根據(jù)電子束源I接口尺寸(法蘭直徑100mm，)、電子束預估直徑(10mm)、永磁透鏡23尺寸(外徑40mm，內(nèi)徑30mm，軸向長度15mm)和輸運引出距離(400mm)設計測量軸21、金屬膜22、金屬膜支座25和永磁透鏡支座26:測量軸21安裝法蘭直徑100mm，內(nèi)表面為M52 X2mm內(nèi)螺紋，外表面直徑64mm，長度為400mm；金屬膜22為外徑40mm，厚度0.1mm的鈦膜;金屬膜支座25內(nèi)徑為30mm，外表面為M52 X 2mm外螺紋，厚度為5mm;永磁透鏡支座26內(nèi)徑為30mm，外表面為M52 X 2mm外螺紋，厚度為18mm。
[0035](2)根據(jù)需要測量的永磁透鏡23排布(放置4個永磁透鏡23，分別距離