Способ измерения геометрических параметров технологического электронного пучка

4 КЬ:,4 аюе.т,ц,цЫ, 1ОП ИСАНИЕ ва 4 а 26ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 18,07,75 (21) 2158263/27 К 15/00 исоединением заявкиосударстаенный комитетСовета Министров СССРпо делам изооретенийи открытий(45) Дата опубликования описания 20,01,7 ДК 621,791,(088.8)2) Авторы изобретени Чесаков зниченко, А, А, Угло(71) Заявител вский институт радиотехники, электроники и автомат ОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА 5 1, г,ащающегося зонда 11 позвопяразмеры поперечного сеченияние плотности тока в любомечении по длине пучка, для четаллическим зондом пересекаСпособизмерят спре поперечном с го тонким м т технологическии пуч к как правило в ной его оси. В мотбирает некотоо кривой зондовоараметры пучка, етно-графическую оскости, пер нты пересе пеидикул ия зо а пучка, а п о оценить п вестную расч то о тока мож спользуя и методику,Реализацияраничена тересечении тезрачным для способа на практике ог оятельством что при пе ического пучка непрозондом процесс сварки этог обо ть описываемого изобретения соом. что зондирование осуществля 25 не ит в Изобретение относится к электроннолу чевой сварке и размерной обработке.Известны способы измерения параметров, в частности геометрических параметров, технологических электронных пучко путем их зондирования вращающимися то ким металлическим или световым зондами или размерной обработки переходит в прерывистый режим, что не всегда допустимо.Способ зондирования технологическогоэлектронного пучка световым (лазерным)5 лучом 2 1 основан на оценке геометрических параметров зондируемого пучка по рассеянию на нем зондирующего светового потока. Этот способ обеспечивает принципиальную возможность непрерывного измеренияО в процессе сварки или размерной обработки,однако отсутствие достаточно надежныхпредставлений о закономерностях взаимодействия электронных и световых потоковкрайне ограничивают возможности практичео 5 кой реализации этого метода.Тем не менее, именно этот способ посвоей сущности наиболее близок к данному.Белью изобретения является обеспечениевозможности высокоточного непрерывногоО измерения геометрических параметров технологического электронного пучка непосредственно в процессе сварки или размернойобработки,Сущносют путем пересечения измеряемого технс логического электронного пучка вспомогатель ным электронным пучком, по рассеянию которого оценивают параметры зондируемого пучка,Для конкретных расчетов используетсяизвестная методика,На фиг, 1 представлена схема, иллюстрирующая изобретение; на фиг, 2 - параметрический график, 10Схема включает в себя обрабатываемуюдеталь 1, датчик 2, выполненный в виде изолированных друг от друга полос напыленых проводников, например медных или серебряных, или р - , переходов, технологический электронный пучок 3, зондирующийзпектронный пучок 4, фокусируюшую линзу 5электронно-оптической системы,В процессе измерения снимаются показания с одного из проводников датчика 2.Изменения этого тока используются дляоценки рассеяния зондирующего электронного пучка и, следовательно, для оценки геометрических параметров зондируемого электронного пучка.Для этого необходимо рассчитать дифференциальное сечение рассеяния Аб зондирующего пучка, используя формулу Резерфорда для однократного рассеяния:30 где Уя - ускоряющее напряжение зондирующего пучка, Ь - СОНЬ (5 10 м),Х-угол, определяемый размерами однойиз токопроводящих полос датчика,рад ),При использовании схемы, представленнойна фиг, 1, ток на датчике 2 изменяетсяпрямо пропорционально величинейб, поскольку другие величины в уравнении (1)не изменяются при изменениях величинызаряда технологического пучка, приходящейся на единицу его длины. Это позволяет использовать параметрический график,приведенный в работе 33,График построен в безразмерных координатах В и Ь , отображающих траекторию крайнего электрона технологическогоэлектронного пучка. 50й= 1 г,где Г - радиус зондируемого пучка в месте зондированиям ;го - радиус зондируемого пучка в плоскости фокусирующей линзы м, 55Р огде М р - ускоряющее напряжение зондируэ;- мого пучка (в кв), Я - текущая коорди 4ната вдоль оси зондируемого пучка в промежутке от плоскости фокусирующей линзы до изделия м),Ло фуогде 6 - удельный заряд пучка, т,е, заряд пучка, приходящийся на единицу его длинык/м, с - диэлектрическая постоянная для вакуума.На фиг. 2 траектория крайнего электрона зондируемого пучка соответствует семейству кривых(; )"Зная величины 1)р, Мо и Х, а также выбрав место зондирования (т. е. величину Е ), можно оценить, например, диаметр зондируемого пучка в относительныхединицах, а затем перевести их в абсолютные единицы, произведя соответствующееэталонирование отклонения зондирующегопучка известными методами,Проверка описываемого способа былапроизведена на электроннолучевой установке ХОКЕВ -6 при Ур = 3 10" В, о =1 о;о 5 10 м.3Источником зондирующего облучения служила стандартная электроннолучевая трубкас отрезанным экраном.При зондировании ток на одной из изолированных полос датчика 2 (см, фиг. 1)за 5 сек уменьшился наЬщ=10%Следовательно, с достаточной уверенностью можно полагать, что величинатакже уменьшилась на 10%, т,е. величина, также уменьшилась на 10%.Поэтому величина В о, равная (прид =1 ) 1,9 увеличивается приблизительноона 3,3%, т,е. уменьшение радиуса зондируемого электронного пучка, составляет приблизительно 0,22 о (для плоскости Е=1,0 на фиг. 2).Техническая эффективность изобретенияопределяется тем, что возможность точнооценить геометрические размеры технангических электронных пучков непосредственно в процессе электронно-лучевой сваркиили размерной обработки позволяет автомтизировать, повысить качество сварки илиразмерной обработки,Формула изобретенияСпособ измерения геометрических параметров технологического электронного пучка путем его зондирования, о т л и ч а ю -Фигт,О Р,2 фФиг. 2 Подписное ЦНИИПИ Заказ 5529/263 Тираж 1178 Филиал ППП фПатентф, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 щ и й с я тем, что, с целью обеспечения возможности высокоточного непрерывного измерения геометрических параметров непосредственно в процессе электроннолучевой сварки или размерной обработки, зондирование осуществляют путем пересечения измеряемого технологического электронного пучка вспомогательным электронным пучком,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 61, А, И. Чвертко и др, Оборудогзние для электроннолучевой сварки, изд-во Наукова Йумка, К, 1973, стр, 151-152,б2. РЬуйса 1 ЬеИегь Вещие 1963,т, 10, Мо 3, стр, 89-91 (прототип)./(3. И, С, Зинченко Курс лекций по электронной оптикеф, ХГУ, 1958, стр. 103,о рис, 62,