[发明专利]电子束出射窗口部件、电子束产生装置及电子束产生系统

说明书

本发明公开了一种电子束出射窗口部件、电子束产生装置及电子束产生系统，电子束出射窗口部件包括：支撑片，所述支撑片形成有一出射开口；以及，位于所述支撑片一侧表面、且覆盖所述出射开口的非金属薄膜，其中，所述非金属薄膜为单个薄膜层或多个薄膜层的叠加层，且所述薄膜层为金刚石薄膜层、掺硼的金刚石薄膜层、石墨烯薄膜层或氮化硼薄膜层。由上述内容可知，在工作过程中电子束通过出射开口、并经过非金属薄膜后传输至工作环境中，其中，通过将非金属薄膜设置为电子束出射的窗口薄膜，进而减少了电子束在窗口薄膜上能量的沉积，改善了窗口薄膜发生形变甚至断裂的问题，保证电子束产生装置及系统的工作稳定性高。

技术领域

本发明涉及电子束技术领域，更为具体的说，涉及一种电子束出射窗口部件、电子束产生装置及电子束产生系统。

背景技术

电子束被广泛地应用于多种领域中，如工业领域、医学领域等，且在材料焊接、切割以及3D打印技术中都有广泛的应用。此外，电子束激发等离子体也是一种重要的高密度等离子体产生方法，通过电子束的传输、控制以及引出过程，最后才能入射到中、高气压甚至大气压工作气体内，经电离碰撞形成等离子体。

一般而言，电子束由电子枪产生，其中电子枪内电子束产生的高真空环境与电子束的工作环境存在数个量级的气压差。从高真空到高气压甚至大气压，如何实现电子束的引出是产生电子束工作一个必须克服的难题，即，既要避免高气压破坏加速区的真空系统，又要保证电子束被引出时能量损耗尽量少。目前应用比较广泛的电子束引出方法可以分为两类：连续真空束流引出系统与非连续真空束流引出系统。

其中，在连续真空束流引出系统中，气体过渡是连续的，系统内气压是从工作区的中高气压(或大气压)逐渐降低到到电子枪需要的真空环境，气体分子可根据气压差“自由”地从高气压传输到低气压，直到被真空泵抽离，这需要非常复杂的真空差分系统。而在非连续真空束流引出系统，是将电子枪的真空环境与工作环境用电子束出射窗口薄膜隔离开来，电子枪与工作环境之间没有气体交换过程，保证电子枪内的高真空系统不会被影响，而高能电子束穿过电子束出射窗口薄膜后，可直接到达工作环境。常用的窗口薄膜材料一般是耐高温金属，如钛、镍、铍等。但是，在使用金属材质的窗口薄膜时，通常会出现以下问题：

高能电子束穿过金属窗口薄膜为从真空传输到高气压甚至大气压的过程，在此过程中除了穿透的束流与产生的一些射线外，由于散射碰撞能量损失，很可观的一部分能量则沉积在金属窗口薄膜上，这些能量会加热金属窗口薄膜，使其温度升高，进而降低其机械强度，而使得金属窗口薄膜发生形变，甚至使金属窗口薄膜出现破裂的情况，严重影响电子枪的工作稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电子束出射窗口部件、电子束产生装置及电子束产生系统，有效解决现有技术存在的技术问题，通过将非金属薄膜设置为电子束出射的窗口薄膜，进而减少了电子束在窗口薄膜上能量的沉积，改善了窗口薄膜发生形变甚至断裂的问题，保证电子束产生装置及系统的工作稳定性高。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种电子束出射窗口部件，应用于电子束产生装置，包括：

支撑片，所述支撑片形成有一出射开口；

以及，位于所述支撑片一侧表面、且覆盖所述出射开口的非金属薄膜，其中，所述非金属薄膜为单个薄膜层或多个薄膜层的叠加层，且所述薄膜层为金刚石薄膜层、掺硼的金刚石薄膜层、石墨烯薄膜层或氮化硼薄膜层。

可选的，所述非金属薄膜的厚度范围为不大于100微米。

可选的，所述电子束出射窗口部件还包括：

位于所述支撑片背离所述非金属薄膜一侧的焊接层，其中，所述焊接层的镂空区包括所述出射开口处。

可选的，所述支撑片为金属支撑片或硅支撑片。