Устройство стабилизации фокусировки электронного луча в электронно-лучевой установке

(19) (1) 7 305 3(51) Н Т СССРОТКРЫТИИ АНИЕ БРЕТ ОРСНОМУ С ра ОГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ(71) Институт проблем литья АН Укинской ССР.(54)(57) УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ фКУСИРОВКИ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА В ЭЛЕКРОННО-ЛУЧЕВОЙ УСТАНОВКЕ, содержащеделитель ускоряющего напряжения,блок управления фокусировкой, соед ненный с фокусирующей катушкой, блокизвлечения корня четвертой степенииз величины ускоряющего напряжения,вход которого соединен с выходом делителя ускоряющего напряжения, о тл и ч .а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения стабилизации фокусировки электронного луча при нестабильности ускоряющего напряжения итока луча, в устройство введены блокизвлечения квадратного корня из величины тока луча и блок деления,первый вход которого соединен с выходом блока извлечения квадратногокорня из величины тока луча, второйвход - с выходом блока извлечениякорня четвертой степени из величиныускоряющего напряжения, а выход - свходом блока управления фокусировкой,Изобретение относится к электротермии, в частности к электроннолучевой плавке металлов.Известно устройстно управления фокусировкой электронного луча, н котором н зонах наибольшего диаметра луча устанавливают металлическую рамку из тугопланкого материала с малой теплоемкостью. При дефокусировке луча электроны попадают на рамку и нагревают ее, причем н рам ку встроены термоэлементы, Меняя ток магнитной линзы до тех пор, пока термо-ЭДС не станет минимальной, можно сФокусировать электронный луч. Процесс слежения автоматический 1) .Недостаток данного устройства заключается в том, что необходимо вносить дополнительный конструктивный элемент - рамку - н конструкцию электронно-лучевой установки (ЭЛУ), что снижает надежность ЭЛУ, при этом размер Фокального пятна не стабилизируется при размерах фокального пятна меньших, чем размер рамки.Известно также устройство стабилизации Фокусиронки электронного луча н ЭЛУ, содержащее, делитель ускоряющего напряжения, блок управления Фокусировкой, соединенный с Фокусирующей катушкой, Функциональный 30 блок извлечения корня четвертой степени из величины ускоряющего напряжения, вход которого соединен с выходом делителя ускоряющего напряжения Г 2).Однако известное устройство комР35 пенсируя влияние изменения ускоряющего напряжения, не учитывает воздействия изменения тока луча на раз- мер Фокального пятна электронного луча и тока утечки луча на лучепровод. Это приводит к уменьшению КПД 40 электронно-лучевой пушки и не позволяет точно выдерживать технологические режимы ведения планки, так как при изменении размеров Фокального пятна изменяется удельная мощность луча, скорость испарения легколетучих компонентов сплавов и температура поверхности нагренаемогометалла.Целью изобретения является улучшение стабилизации Фокусировки электронного луча при нестабильности ускоряющего напряжения и тока луча. Указанная цель достигается тем, что в устройство стабилизации Фокусировки электронного луча н электронно-лучевой установке, содержащее де-литель ускоряющего напряжения, блок упранлейия фокусировкой, соединенный с Фокусирующей катушкой, блок изнле ,чения корня четвертой степени из величины ускоряющего напряжения, вход Которого соединен с выходом делителя ускоряющего напряжения, до. полнительно введены блок извлечения 65 квадратного корня из величины тока луча, блок деления, первый вход которого соединен с выходом блока извлечения квадратного корня из величины тока луча, второй вход - с Выходом блока извлечения корня четвертой степени из величины ускоряющего напряжения, а выход - с входом блока управления ФокусировкойЗависимость размеров Фокального пятна от ускоряющего напряжения, тока электронного луча и индикации Фокусирующей катушки определяется по следующей ФормулВ 8,3 101 АО)о Йогде Ь - магнитная индукция,Вб/мрадиус электронного луча,м;3 - ток электронного луча,А; Ос, - ускоряющее напряжение, В.Из приведенной зависимости (1). видно, что для стабИлизации размеров электронного луча радиуса Р необходимо изменять индукцию фокусирующей катушки пропорциональнол-где 1 - коэффициент пропорциональ, ности.На чертеже представлена блоксхема устройства стабилизации фокусировки электронного луча в электронно-лучевой установке.Устройство содержит делитель 1 ускоряющего напряжения, блок 2 для извлечения корня квадратного иэ ве-; личины тока электронного луча. блок 3 извлечения корня четвертой степени из величины ускоряющего напряженйя, блок 4 деления, блок 5 управления Фокусировкой и Фокусирующую катушку . б. Блок 4 деления своим первым входом связан с выходом блока 2 извлечения квадратного корня из величины тока луча, вторым входом - с выходом блока 3 извлечения корня четвертой степени из величины ускоряющего напряжения, а на выходе - с входом блока 5 управления фокусировкой, связанным с фокусирующей катушкой бУстройство работает следующим об-, разом.На входы блока 4 деления поступает значение корня квадратного из величины тока электронного луча, вычисленного Функциональным блоком 2( и значение корня четвертой степени из величины ускоряющего напряжения, вычисленного блоком 3. Блок 4 производит операцию деления и на выходе выдает управляющий сигнал, который поступает на вход блока 5 управления Фокусирующей системой, пропускающий через Фокусирующую катушку 6 такой ток, что изменение индукции Фокуси-, рукщей катушки компенсирует дивта1050011 Составитель В. АлександровТехред М. Гергель Корректор 0 Билак Редактор И. Николайчук Заказ 8439/51 Тираж 703 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий,113035, Москва, Ж, Раушская наб- д. 4/5филиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 билизирующие факторы, влияющие наизменение ускоряющего напряжения итока луча, а диаметр электронноголуча остается постоянным. Использование предлагаемого уст ройства стабилизации фокусировки луча в ЭЛУ по сравнению с базовым объектом (установка плавильно-заливочная 32.0.058-00.000.000) обеспечивает автоматическую стабилизацию Я диаметра фокального пятна электронного луча с точностью 3 при изменении тока электронного луча от 0 до номинального значения и ускоряющего напряжения в пределах 10-15 от номинального значения.Стабилизация диаметра электронного луча автоматически устраняет утечку электронного луча на лучевод при смене режима работы ЭЛУ, что уменьшает нагрев лучевода и увеличивает КПД ЭЛу.и стабильность ее работы.Автоматическая стабилизация диаметра фокального пятна с точностью 3 обеспечивает сокращение времени плавки на 10 и приводит к уменьшению испарения легколетучих компонентов сплавов на 7.