Способ контроля распределения мощности пучка электронов электронно-лучевой пушки и устройство для его осуществления

(51) 5 В 23 К 15 00 0 ЕТЕНИ ИОАН ИДЕТЕЛЬСТВ ВТОРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ ПУЧКА ЭЛЕКТРОНОВ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ПУШКИИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к сварочномупроизводству, а именно к электронно-лучевой сварке с контролем распределениямощности по сечению электронного луча.Цель изобретения - повышение точностии надежности контроля за счет увеличения количества выборок сигнала датчика.Получают один вторично-эмиссионный сигИзобретение относится к сварочному производству, а именно к электронно-лучевой сварке с контролем распределения мощности по сечению электронного пучка,Цель изобретения - повышение точности и нзлежности контроля за счет увеличения количества выборок сигнала датчика,В способе пучок электронов перемещают относительно контролируемого зазора и получают вторично-эмиссионный сигнал, который циркулирует в аналоговой памяти без искажений. Синхронно со вторично-эмиссион. ным сигналом циркулирует импульс его фроннал и производят циркуляцию (Ц) его в аналоговой памяти. Синхронно с ним осуществляют Ц импульса фронта полученного сигнала, причем интервал Ц этого импульса превышает интервал Ц вторично- эмиссионного сигнала на интервал взятия выборок. По времени появления импульса берут выборки, по которым определяют распределение мощности посечению пучка электронов (ПЭ). Устройство для реализации способа содержит датчик с теплоемкими мишенями, пластины контролируемого зазора (ПКЗ), генератор развертки, формирователи сигналов, синхрогенератор, две линии задержки, узел выборки и хранения и блок управления. Генератор развертки формирует линейно возрастающий ток, под действием которого пучок электронов переме- а щается, проходя ПКЗ. За счет вычитания токов, протекающих через ПКЗ, полу- у чают сигнал, отображающий сечение ПЭ заза- М ф ром. Через М-циклов Ц на вход блока С управления поступает Й выборок сигнала, по которым блок управления формирует р распределение мощности ПЭ по его сечению. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. та, причем интервал циркуляции этого им пульса превышает интервал циркуляции вторично-эмиссионного сигнала на интервал взятия выборок, а по времени появления импульса переднего фронта берут выборки, по которым определяют распределение мощности по сечению пучка электронов.За счет уменьшения интервала циркуляции вторично-эмиссионного сигнала по отношению к интервалу циркуляции импульса переднего фронта, вторично-эмиссионный сигнал за каждый цикл отстает от импуль 1588521са переднего фронта на интервал взятия выборки Лт. Для анализа распределения мощности по сечению пучка электронов необходимо провести 1 Ч циркуляций и при этом должно быть Я) "ф", где Т, -щдлительность вторично-эмиссионного сигнала.Величина интервала Лт может определяться .выражениемЙ дою,Лт( ----Их) етых где Л, . - заданная погрешность контроля;(х), - скорость изменения мощностипучка по сечению.Таким образом, благодаря использованию циркуляции вторично-эмиссионного сигнала и его фронта удалось снять ограничения по точности и быстродействию контроля распределения мощности пучка электронов по сечению. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для электронно-лучевой сварки; на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства.Устройство содержит электронную пушку 1, оборудованную отклоняющей системой 2, вакуумную камеру 3, в которой устанавливают датчик, включающий теплоемкие мишени 4 и 5, пластины 6 и 7 контролируемого зазора 8 и изоляторы 9 и 10, генератор 11 развертки, первый 12, второй 13 и третий 14 формирователи сигналов, синхрогенератор 15, первую 16 и вторую 17 линии, задержки, узел 18 выборки и хранения, блок управления 19 (ЭВМ) с входом 20. Первый 12 формирователь выдает импульс переднего фронта сигнала зазора, второй 13 формирователь выдает сигнал зазора (вторично-эмиссионный сигнал), а третий 14 формирует импульс модуляции тока пушки.Устройство работает следующим образом.Электронная сварочная пушка 1 формирует маломощный поток электронов 21, который под действием магнитного поля отклоняющей системы 2 может занимать положения на теплоемкой мишени 4 и 5. По сигналу 20 запускается синхрогенератор5 и генератор развертки 11 формирует линейно возрастающий ток, под действием которого пучок 21 электронов перемешается с мишени 5 на мишень 4, проходя последовательно через пластину 7, зазор 8, пластину 6. При попадании на пластину 7 пучка электронов формирователь 12 формирует импульс начала отсчета 24, т. е, импульс переднего фронта сигнала зазора, а формирователь 14 выдает сигнал включения электронной пушки на рабочий режим, Мощный пучок 21 проходит по пластинам 6 и 7, которые являются датчика 5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 ми тока и подключены к формирователю 13, который представляет собой дифференциальный блок. За счет вычитания токов, протекающих через пластины 6 и 7, на выходе формирователя 13 получают сигнал 22, отображающий сечение пучка 21 электронов зазором 8. После прохождения пучком 21 электронов пластины 6 формирователь 14 выдает сигнал перевода электронной пушки 1 в ждущий режим, Формирователь 14 представляет собой усилитель-ограничитель с сумматором на входе. Другим конструктивным решением блока 14 является использование триггера, запуск которого выполняется передним фронтом сигнала пластины 7, а сброс - задним фронтом сигнала пластины 6.Синхрогенератор 15 выдает импульсы на линии задержки 16 и 17. В линию 16 задержки длительностью Т, записывается импульс 24 отсчета, Эта линия может быть дискретной - например, регистр сдвига. В линию задержки 17 длительностью Т записывается вторично-эмиссионный сигнал от формирователя 13, отображающий распределение мощности пучка по сечению. Выходы линий задержек 16 и 17 связаны с входом таким образом, что информация в них циркулирует со скоростью, определяемой частотой синхрогенератора 15. За счет разных интервалов циркуляции вторично-эмиссионного сигнала 22 и импульса 24 отсчета, узел 18 выборки и хранения фиксирует выборки сигналов 22 через интервалы. Лт. Через Х-циклов циркуляции на вход блока 19 поступает М выборок сигнала 22, по которым блок 19 формирует распределение 26 мощности пучка электронов по его сечению,После получения выборки нулевой амплитуды или получения заданной 1 Ч-ой выборки блок 19 выдает импульс сброса на синхрогенератор 15 и генератор 11. Синхрогенератор 15 устанавливается в режим ожидания, а генератор 11 переводит пучок электронов в исходное положение, при этом стробируют выход формирователя 14 для предотвращения включения пушки на рабочий режим.В тех случаях, когда необходимо повысить быстродействие устройства для электронно-лучевой сварки, реализуют описанный алгоритм и формирователь 12 подключают к пластине 6, т. е, желательно, чтобы формирователь имел два входа и коммутатор, управляемый сигналом блока 19. При такой компоновке связь между блоком 19 и формирователем 14 может отсутствовать. Описанные дополнительные связи на фиг. 1 представлены пунктирной линией.Устройство имеет повышенное быстродействие, высокую точность и требует одного цикла сканирования, что позволяет повысить срок службы пластин в датчике.Аналоговая линия задержки была реализована на микросхемах серии 528, дискретная на регистрах сдвига серии 555, а узел выборки и считывания на микросхеме се. рии 1100.Включение устройства в систему управления энергоблоком ЭЛА 60/60 показало принципиальную возможность получения информации о распределении мощности пучка электронов по его сечению за один цикл сканирования.Емкость аналоговой ли нии задержки, используемой в макете, равнялась 128 дискретам, а емкость регистра сдвига - 124. Выборки сигнала зазора отображались на осциллографе. На экране осциллографа было получено 42 выборки вторично-эмиссионного сигнала датчика, т. е. было получено повышение быстродействия в 42 раза по сравнению с прототипом.Формула изобретения1. Способ контроля распределения мощности пучка электронов электронно-лучевой пушки, заключающийся в том, сто пере. мещают пучок электронов относительно контролируемого зазора, полчают и обрабатывают выборки вторично-эмиссионного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности формируют импульс переднего фронта вторично-эмиссионного сигнала, который совместно с вторично-эмиссионным сигналом вводят в линии задержки для циркуляции в них, причем интервал циркуляции импульса переднего фронта превышает интервал циркуляции вторич но-эмиссионного сигнала на величину, равную интервалу взятия выборок, а импульсы циркуляций переднего фронта используют для взятия выборок.2. Устройство для контроля распределения мощности пучка электронов электронно-лучевой пушки, содержащее электронную пушку, оборудова нную отклоняющей электромагнитной системой, генератор развертки, датчик вторично-эмиссионного сигнала, включающий две пластины контро лируемого зазора, формирователь сигналамодуляции тока пушки и формирователь вторично-эмиссионного сигнала, узел взятия и хранения выборок, блок управления, отличающееся тем, что введен формирователь переднего фронта сигнала. зазора, связан, нный с соответствующеи пластинои датчика, две управляемые от синхрогенератора линии задержки, выходы которых, а также выходы формирователей сигнала зазора и импульса переднего фронта этого сигнала подклю цены соответственно к входам линий задержек, выходы которых подключены к информационному и управляющему входам узла взятия и хранения выборок, выход которого подключен к блоку управления, выходы которого связаны с входами управ- ЗО ления синхрогенератора.1588521 23" срцг, р ель В. Пучинскийравчук Корректор И. МускаПодписное КНТ ССС ком скв кий а, 101 Редактор М. ТовтинЗаказ 2504ИПИ Государственног113035, Моизводственно-издател Состави Техред А. К Тираж 639 тета по изо Ж - 35,комбинатретениям и открытиям при ГРаушская наб., д. 4/5Патент, г. Ужгород, ул. Гаг