[发明专利]阴极寿命预测方法

权利要求书

1.一种阴极寿命预测方法，其特征在于，应用于EBSM打印设备中，所述EBSM打印设备包括电子枪和成形腔，所述电子枪中包括阴极，所述阴极寿命预测方法包括：

对所述EBSM打印设备进行EBSM打印试验，建立所述电子枪的阴极在EBSM打印过程中的中毒深度模型；

分别在所述电子枪内和所述成形腔内设置至少一个采集点，在实际进行EBSM打印操作时，对实际打印时间、所述电子枪的实际气压值以及所述成形腔的实际气压值进行实时采集并记录；

结合所述电子枪的实际气压值以及所述成形腔的实际气压值，通过有限元仿真的方式获取所述阴极的发射面的气压值；

根据所述发射面的气压值与所述中毒深度模型预测所述阴极的剩余寿命。

2.根据权利要求1所述的阴极寿命预测方法，其特征在于，所述建立所述电子枪的阴极在EBSM打印过程中的中毒深度模型包括：

根据历史统计数据中所述电子枪的阴极的更换时间拟合出所述阴极的寿命分布模型；

根据所述寿命分布模型选取多个预设观测点分别进行EBSM打印试验，对试验过程中的试验打印时间、所述电子枪的试验气压值和所述成形腔的试验气压值进行实时记录；

分别在对各预设观测点的试验过程中在达到各预设观测点时停止打印试验，并获取各预设观测点处所述阴极的中毒深度；

对于各预设观测点处不同的预设气压值，分别利用曲线拟合的方式构建在不同的预设气压值下所述阴极发射面的中毒深度与所述打印时间的变化关系，作为所述阴极的中毒深度模型；其中，所述中毒深度模型的个数不少于三个。

3.根据权利要求2所述的阴极寿命预测方法，其特征在于，所述根据所述寿命分布模型选取多个预设观测点包括：

将所述寿命分布模型中在预设置信度处对所述阴极的寿命估值作为预设观测点x_R；

在0到所述预设观测点x_R之间选取N个预设观测点x₁、x₂...x_N，并记录所述预设观测点x₁、x₂...x_N、x_R；其中，N≥4，且0x₁x₂x_Nx_R。

4.根据权利要求2所述的阴极寿命预测方法，其特征在于，所述寿命分布模型为对数正态分布：

其中，x为所述阴极的寿命估值，f(x)为所述阴极的寿命估值x的分布函数，μ为所述阴极的寿命估值x的均值，σ为所述阴极的寿命估值x的标准差。

5.根据权利要求2所述的阴极寿命预测方法，其特征在于，所述预设气压值下所述阴极发射面的中毒深度与所述打印时间的变化关系为：

d＝A exp(-B/t²)；

其中，d为所述阴极的中毒深度，t为打印时间，A和B均为与所述阴极的材料、EBSM打印过程中被加工的材料以及所述预设气压值相关的常量。

6.根据权利要求1所述的阴极寿命预测方法，其特征在于，所述电子枪包括第一真空泵，所述成形腔包括第二真空泵，所述通过有限元仿真的方式获取所述阴极的发射面的气压值包括：

以EBSM打印过程中被加工的材料的挥发速率作为入口，所述第一真空泵所在位置的气压作为出口，获取所述电子枪的第一出口压力函数或第一速度函数，并施加于所述第一真空泵；

以EBSM打印过程中被加工的材料的挥发速率作为入口，所述第二真空泵所在位置的气压作为出口，获取所述成形腔的第二出口压力函数或第二速度函数，并施加于所述第二真空泵；

根据所述第一出口压力函数和所述第二出口压力函数或所述第一速度函数和所述第二速度函数，建立实际打印过程中流动场的有限元模型；

提取所述阴极的发射面附近的预设区域内的气压平均值，将所述气压平均值作为所述阴极的发射面的气压值。