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揮著極其重要的作用。電子束由電子束源在真空環境下生成，并通過特定裝置將其輸運引出至所需的應用環境中。電子束輸運引出的質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]在靜電場和磁場環境下，電子束的束徑在傳輸通道內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，需要破壞真空環境或引入步進電機等設備。
【發明內容】
[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，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化限定:
[0012]為了盡量避免對電子束源陰極產生污染，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，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壁設置有內螺紋;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，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，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境；
[0019]3)直流電子束源發射直流電子束；
[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，內表面為M52 X2mm內螺紋，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內徑為30mm，外表面為M52 X 2mm外螺紋，厚度為18mm。
[0035](2)根據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