[发明专利]送丝型电子束增材制造设备用电子枪

说明书

技术领域

本发明涉及电子束加工设备技术领域，具体涉及一种送丝型电子束增材 制造设备用电子枪。

背景技术

送丝型电子束增材制造设备采用内置电子枪，即电子枪与待制造工件同 处于一个真空箱内，这样真空箱有效利用率较外置电子枪时高。电子枪多个 电极工作于高电位端，因此连接高压油箱与电子枪的高压电缆为单股多芯高 压电缆或多股单芯高压电缆结构，其中灯丝电流高达20-50A,远大于电子束 流值。由此一般高压电缆都是又粗又硬，弯曲半径较大，既占用较大空间又 不利于电子枪灵活移动。虽然电力电子高频逆变技术可以缩小高压装置的体 积和重量，把电子枪与高压装置集成一体便可去除高压电缆。但是送丝型电 子束增材制造设备的电子枪功率较大，电子枪与高压装置集成技术不适用。 此外，送丝型电子束增材制造设备要求连续长时间工作，灯丝寿命是电子枪 连续工作时间的主要制约因数。灯丝寿命与其工作电流直接相关，一般三极 电子枪的灯丝工作于饱和状态，对灯丝寿命不利。另外，在电子枪放电时聚 束极的栅偏电压消失，工作于饱和状态的灯丝将发射过大的热电子，将给工 件造成较大的损害。可见，现有送丝型电子束增材制造设备电子枪还需从高 压电缆的柔软性、灯丝寿命和抑制放电损害等方面加以改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种送丝型电子束增材制造设备用电 子枪，其有利于电子枪灵活移动及延长灯丝寿命，并能够有效抑制电子枪放 电电子束流。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

送丝型电子束增材制造设备用电子枪，主要由高压电缆、高压电缆引出 头、电子枪外壳、绝缘组件、聚束极电极、阴极聚束极组件、阳极、灯丝首 端电极和灯丝末端电极组成。电子枪外壳为一密闭的金属中空腔体；绝缘组 件横亘在电子枪外壳内，并将电子枪外壳的内腔分割为上下两个腔室；上腔 室内填充有绝缘冷却油，下腔室内为真空室。高压电缆引出头、聚束极电极、 灯丝首端电极与灯丝末端电极位于上腔室内；高压电缆引出头固定在电子枪 外壳上，聚束极电极、灯丝首端电极和灯丝末端电极固定在绝缘组件上；聚 束极电极通过导线与高压电缆引出头连接。阴极聚束极组件与阳极位于下腔 室内；阴极聚束极组件固定在绝缘组件上，阳极固定在电子枪外壳上。加速 电源的负极经高压电缆及高压电缆引出头连接至聚束极电极；加速电源的正 极与电子枪外壳、阳极和大地相连。其不同之处是，还进一步包括灯丝变压 器；该灯丝变压器浸没在上腔室的绝缘冷却油中，并由铁芯、一次绕组和二 次绕组组成；一次绕组绕在铁芯上，该一次绕组的两端通过引出插头同时引 出至电子枪外壳之外，并接至灯丝供电电源；二次绕组同样环绕在铁芯上， 该二次绕组的一端与灯丝首端电极相连，另一端与灯丝末端电极相连。

上述方案中，灯丝变压器为降压型，其铁芯和一次绕组处于低电位端， 二次绕组工作于高电位端，一次绕组与二次绕组的电压等级为电子枪的工作 高压。

上述方案中，铁芯采用高频磁性材料制成。

上述方案中，上腔室内还进一步包括有一稳压元件；该稳压元件的一端 与聚束极电极相接，另一端与灯丝首端电极相接。

上述方案中，高压电缆为单芯电缆。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：

1、把灯丝电源集成在电子枪内，简化掉栅偏电源，由灯丝发射电子束时 自动从加速电源分压出一个固定栅偏电压值施加到聚束极上；

2、电子枪的高压电缆为单芯电缆，高压电缆通过的电流仅为电子束流远 小于灯丝电流值，因此高压电缆柔软性较好，有利于电子枪的快速灵活移动；

3、通过控制灯丝电流来调节电子束流，调节速度稍慢但能满足送丝型电 子束增材制造设备的要求，且可延长灯丝寿命；

4、控制灯丝电流来调节电子束流方式在电子枪放电时由于灯丝的热惯 性，灯丝不能发射过量热电子，从而达到抑制放电损害的作用。

附图说明

图1为送丝型电子束增材制造设备用电子枪的结构示意图。

图2为图1中灯丝变压器结构示意图。