313510

О П И С А Н И Е 313510ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ союз Советских Социалистицеских Республиквисимое от авт. свидетельстваЗаявлено 24,1.1970 ( 1403989/24с присоединевием заявки-05 Ь 7/00 011 37/00 27 Ь 14/06 270 19/00 осударстеенныи комитеСонета Миниотраа СССРпо делам изобретенийи открытий оритет УДК 621,365,91:537,58публиковано 26,Х.1973. Бюллетень43 ата опубликования описания 21.111.1974 Авторызобретения Г, П, Прудковский, Н. Г. Сушкин, А. В. Хотин Л. Н, Копнев и С, Ф, Мерзликинаявитель ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ НАГРЕВА И ПЛАВКИ МЕТАЛЛОВ В ВАКУУМЕлизатором или охвать выступом анода от п ров и ионных потоков ности. Конструкция п реццироваццую откач районе катода более рическое и магнитное тро но-центробежную в которой электронны угол, больший 90, д анода, и попадает ца затора при наличии ния.Н ф вает его, будучи закрыт роникновения брызг, пас расплавленной поверх- ушки допускает диффеку, обеспечивающую в высокий вакуум. Электполя образуют магцефокусирующую систему, й пучок отклоняется ца вигаясь вокруг выступа поверхность кристаллимагнитного сопровожденовки.Катодскими выжец одинс криволделяет внприкатоднаходящиблизкимдалеко, нния пробфигур ациным магиЭлектрпервоначнитного Известна электронно-лучевая установка для нагрева и плавки металлов в вакууме тороидальным электронным лучом, содержащая кристаллизатор с расплавляемым (нагреваемым) материалом и расположенные соосно с 5 цим шток, установленный над кристаллизатором, соленоид, обеспечивающий магнитное поле, силовые линии которого проходят через нагреваемую поверхность и служат для формирования луча, и кольцевую пушку, создаю щую тороидальный поток формирования электронного луча.Недостаток известного устройства состоит в отсутствии электронно-оптической системы, поворачивающей пучок на необходимый угол 15 при одновременном обеспечении его фокусировки.Предлагаемая осесимметричцая установка снабжена дополнительным кольцевым электродом, находящимся под отрицательным от носительно анода потенциалом и расположенным по ходу движения электронов таким образом, чтобы обеспечить изменение направления проекции вектора скорости электронов ца ось установки на 180, а соленоид снабжен 2 кольцевым магнитопроводом.Эти отличия позволяют повысить надежность и срок службы установки, так как катодцый узел, вблизи которого сосредоточено электрическое поле, расположен над кристал г. 1 и 2 показаны два варианта уста 1 выполнен в виде кольца с коциче. ступами и пазом, в котором располоили несколько эмцттеров 2. Лцод 3 инейной поверхностью врашеция отутрсннюю область пушки от внешней юй части. Кольцевоц отражатель 4, йся под потенциалом катода или к нему, отстоит от анода достаточно е создавая зон, опасных с точки зреоя. Магнитное поле требуемой кони создается соленоидом 5 с наружитопроводом 6.онный поток движется от катода 1 ально поперек силовых линий магполя и приобретает при этом опреде 313510ленную скорость в азимутальпом направлении. Электрические и магнитные силы в прикатодной зоне создают фокусировку магнетронного характера и далее направляют пучок по криволинейным траекториям, огибающим анод 3. На этом участке силы поля, действующие на электроны, уравновешиваются большими центробежными силами; силы пространственного заряда при этом оказываются значительно меньшими сил внешнего поля и це в состоянии существенно повлиять а фокусировку. Это обеспечивает устойчивость электронного потока. Расположение анода 3 вблизи эмиттера 2 создает мощное электрическое поле, рассасывающее пространственный заряд и обеспечивающее высокие эмиссионные токи, в то время как попадание электронного потока на анод предотвращается центробежной фокусировкой,Огибая анод 3, электроны отклоняются на 180 и переходят на внутреннюю область пушки. Здесь они вводятся по касательной к силовым линиям в ту часть магнитного потока, которая пересекает эмиттер 2. Это является условием отсутствия пульсаций при дальнейшем движении пучка в магнитном поле. Небольшие азимутальные скорости создают на этом участке силы бриллюэновской компенсации пространственного заряда. Здесь действуют силы ионной фокусировки.Ловушкой ионного потока является отражатель 4, препятствующий попаданию ионов в катодную зону.В конструкции, изображенной на фиг. 1, имеется центральный стержень 7 с потенциалом анода; трубчатый электронный поток огибает анод 3 и попадает частично на металл, находящийся в кристаллизаторе 8, частично на стержень 7, или образует на поверхности материала, находящегося в кристаллизаторе, расплавленную зону.Между кристаллизатором 8 и пушкой имеется зазор для визуального контроля плавки и вакуумной откачки.На фиг. 2 представлен вариант установки, в которой соленоид 5 с хгагнитопроводом б окружают кристаллизатор, а катодный узел охватывает магнитопровод, оставляя свободным пространство над поверхностью нагрева. Детали установки те же, что на фиг. 1.На основе описанной магнетронно-центробежной тороидальной пушки возможно созда 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ние электронно-лучевых установок для металлургических целей, в которых:1) цад поверхностью нагрева имеется открытое пространство, допускающее свободный доступ к поверхности нагрева и улучшающее откачку выделяющихся газов;2) ускоряющее поле и катод надежно экранированы от попадания в них паров плавящегося металла и ионных потоков, что улучшает стабильность работы пушки;3) приемником потока положительных ионов служит отражающий электрод, находящийся под потенциалом катода;4) конструкция пушки допускает дифференцированную откачку зоны плавки металла и зоны эмиссии и ускорения электронов, что увеличивает срок службы эмиттера, ооеспечивает устойчивость работы установки, уменьшает возможность пробоев;5) развитая поверхность катода и высокий первеапс пушки позволяют получить большие мощности при не слишком высоком ацодцом напряжении;б) пушка позволяет широко манипулировать электронным пучком, распределять и концентрировать его на плоской или цилиндрической поверхности пагреваемого объекта. Предмет изобретенияЭлектронно-лучевая установка для нагрева и плавки металлов в вакууме с магнетронноцентробежной электронной пушкой, содержащая кристаллизатор с расплавленным металлом и расположенные соосцо с ним шток, установленный цад кристаллизатором, соленоид, обеспечивающий магнитное поле, силовые линии которого проходят через цагреваемую поверхность и служат для формирования луча, и кольцевую пушку, создающую тороидальцый поток, направление проекции вектора скорости вылета электронов из катода которой на ось установки противоположно направлению проекции на эту же ось вектора скорости входа электронов в нагреваемый материал, от.гичающаяся тем, что, с целью повышения надежности и срока службы установки, она снабжена дополнительным кольцевым электродом, находящимся под отрицательным относительно анода потенциалом и расположенным по ходу движения электронов таким образом, чтобы обеспечить изменение направления проекции вектора скорости электронов ца ось установки на 180, а соленоид снабжен кольцевым магцитопроводом.Тираж 755Совета Министров Соткрытийнаб., д 415 Заказ 6 611ЦНИИПИ Г Изд. М. 195 дарственного комитета по делам изобретений Москва, Ж, Раушска