电子枪介绍.

地那米加速器电子枪介绍中国科学院上海应用物理研究所•电子枪部分•电子枪供电部分•电子枪维修电子枪是加速器的电子源，位于加速管高压端，要求电子枪能发射足够的电子，被引出电源引出，与加速管匹配，从而获得一定能量、足够流强、聚焦性能良好的电子束。电子枪结构枪体：不锈钢陶瓷可伐组件，承受120KHz，35A高频灯丝加热电流，并保证在6个大气压下加速管内静态真空达6×10-6Pa。采用直热式阴极：W—Re丝绕制成无感盘香状，在2500K可发射90mA电子流。不锈钢平板栅极：屏蔽了引出电极对灯丝的干扰，减少来自灯丝外缘电子形成的晕。建立一个稳定的电子发射面。吸极（引出极）：能和均匀场加速管很好的匹配，该电极安装在加速管第一节电极，引出电压Vex由加速管分压电流IBTD及第一段分压电阻R1决定：Vex=IBTD×R1=12～15KV。电子枪结构图绝缘子灯丝杆灯丝栅极加速管上法兰吸极8-M10螺钉灯丝实物电子枪结构照片电子枪工作原理—金属阴极的热电子发射金属内存在大量自由电子，在金属的正离子间作杂乱无章运动，金属中自由电子有很大动能，但在常温下自由电子并不能逸出金属表面，只有动能大于逸出功的电子才能逸出，随阴极温度升高，金属内自由电子动能大于逸出功的电子数愈多，发射电流愈大。热电子发射电流密度与温度的关系式为：je=aT2e-eφ/kTje发射电流密度（或称发射率），单位：A/cm2a常数（与材料有关），对钨丝：当工作温度为2500K时a=0.5A/cm2T绝对温度（K）eφ逸出功，单位：电子伏（eV），就是使电子逸出阴极所需的最少能量对于钨：为4.55eVk波尔兹曼常数，等于8.62×10-5eV/K它表明热电子发射与发射体的温度和电子逸出功有密切关系。因此我们可以通过调节阴极温度，也就是调节灯丝加热电流大小，来控制加速器束流的大小。电子枪工作原理—电子引出和成形在工作温度下，阴极不断发射电子，电子在阴极附近堆积起来，形成电子云。当引出电极加正电压时，电场对电子云中的电子产生拉力，部分电子从电子云中被拉出，并被栅极和引出电极间电场加速成形，随引出电压增加，越来越多的电子脱离电子云层被加速，当引出电压足够大，电子云层完全消散，这时，再增加吸极电压，电子流也不再增大。此时，达到了该温度下的饱和电流，只有增加阴极温度才能增大引出电流。当阴极温度一定时，随吸极电压增加，引出电流并不完全饱和，而是随吸极电压增加缓慢上升，此时，达到了该温度下的饱和电流，只有增加阴极温度才能增大引出电流。电子枪束流引出A灯丝电源引出电源加速电源+-+-测束法拉第筒电子枪试验台架电子枪寿命灯丝质量：与材料本身和加工工艺有关。运行参数：2400～2500K，发射率：150mA/cm2，阴极效率：0.5mA/W真空度：要求足够高的真空度，10-6Pa。真空差，灯丝表面易氧化，逸出功增大，必须提高工作温度，从而影响寿命，提前老化。当阴极的直径变细10%，一般视为寿命终止。正离子轰击，阴极材料溅射。在我们选用的灯丝工作温度下（If≤30A,2300-2400°K），仅从蒸发考虑的灯丝寿命可以很长（数万小时），单离子溅射对灯丝寿命的影响，因素比较复杂。运行中间真空度的好坏，打火现象的出现，均可能产生离子溅射，而且溅射离子的种类，它的能量，离子流强度等均是不确定因素，因此离子溅射对灯丝寿命的影响难以估计。一般按目前用户使用情况来看至少2-3年电子枪供电原理电子枪供电功率由加速管高压最上第三个电晕环和高频电极耦合产生。频率为120KHz的正弦波经过圆筒电容降压，由于串联稳压管的限幅作用，当稳压管处于导通状态时，这时提供给灯丝变压器供电的电压不随高压的变化而变化，从而保证灯丝电流在一个恒定的状态下工作，随之束流也保持恒定。调节R1、R2可改变灯丝电流的大小，达到调节束流强度的目的。电子枪供电原理图直接上板扼流圈稳压管组件圆筒电容CB整流堆提高电流减小电流0.35mm设置电位器R1Sk.150W控制电位器R2Sk.150W低电流闭合灯丝灯丝变压器160:1～240:1～0.3mm手动预置微机或手动控制～0.3mm0.25mm0.3mm束流调节系统R1、R2通过绝缘杆由处于地端的两个步进马达控制。当R1、R2均旋到阻值最大时，细调电位器上的凸轮撞块触动并联在灯丝变压器初级两端的开关，使其闭合，变压器初级处于短路状态，这样灯丝电流为零，束流也为零。电子枪供电板电子枪灯丝变压器及散热片电子枪供电系统部件介绍1、圆筒电容2、稳压管3、线绕电位器4、灯丝变压器5、零位开关6、放电球隙：吸收浪涌，保护元器件作用用在稳压管、灯丝变压器初次级电容器组件1、在交变电源中，电容有一定的容抗，但不消耗能量，只有介质损耗在此电路中主要起到限流作用，限制稳压管的功耗。2、由两个圆筒构成，通过绝缘材料支撑。①─┤├─C=100pff=120KHzKfCXC1321稳压管组件Iz200mAVz120vIz200mAVz反向漏电流+限流电阻动态电阻越小稳压效果越好正半周负半周120V0.7VCP-P反向击穿电压IZ约180V左右，正向导通电压0.7～1V,功率50W型号2DW202每对管子通过一个小电感串联电位器组件4.5KΩ，0.182A，150W灯丝变压器铁氧体铁芯高频丝包线3V160:1～240:156A截面20X20窗宽14高23.5671234589101112131415161718零位开关作用：降束流时在能量不关断的情况下，关闭残余束流型号RZ-15GW2S-B电子枪维修电子枪由枪体、灯丝、栅极组成。引出电极安装在加速管最上一节，为了保证栅极和吸极间的距离，电子枪与加速管上法兰之间装有一匹配垫块，用一压紧法兰，被8只M10螺钉装到加速管上法兰，用φ1Ag圈作为真空密封圈。当灯丝发射小到不能引出足够的电子束流时，则应更换电子枪灯丝。电子枪维修—拆电子枪①放掉全部SF6气体，吊起钢筒。②加速管和扫描盒内放入干燥N2气至1个大气压。③拆掉高压半球电极和顶板，暴露电子枪部位。④拆灯丝变压器和电子枪灯丝杆连线及散热片。⑤按顺序（1、5、2、6、3、7、4、8）逐步扭松8只压板螺钉，取下枪体及垫块。⑥盖好加速管，以免异物进入加速管。电子枪维修—更换灯丝用具为镊子、螺丝刀、定位块、绸布等，各用具均用丙酮或酒精清洗，热风吹干，操作时应戴细纱手套。•观察栅极，若有损坏应同时更换，扭下栅极固定螺钉，拆除栅极。•扭松灯丝压板螺钉，取下旧灯丝。•安装新灯丝•灯丝已经退火处理，可直接安装，若弄脏了应用丙酮或酒精清洗，热风吹干。•灯丝两脚嵌入灯丝杆槽中，用压板轻压，用定位块调整栅丝距离为0.65mm，并校准发射面，保证平行度，然后压紧压板。注意安装过程中应避免压力。•装栅极，用定位环保证其同心度，调整平面平行度R为0.02mm。•更换新的密封银圈，装好匹配垫块、枪体及压板，用8只螺钉按顺序逐步扭紧，银圈压缩量～0.5mm。•抽真空，达到高真空后进行检漏，经检漏不漏后再进行下一步工作。•装灯丝变压器和灯丝杆连线及散热片，注意使其接触良好，否则灯丝杆易发热损坏，调节球隙至0.35mm。在加速器正式投入运行前，应使灯丝逐步加热排气，直至真空能维持在正常运行水平。稳压管主件检测•一检测设备：数字万用表、500V摇表检测之前先检查稳压管与散热片是否扭紧，电感连线是否在圆孔中间，焊点是否虚焊。•二检测方法：把摇表的线夹夹住相邻两片散热片，然后摇动摇表。把万用表量程放在1000V直流电压挡测量散热片两端电压，应为180V左右。然后交换摇表线夹，再次测量电压也应为180V左右，依次按顺序测完全部稳压管，做好记录。电位器检测1、用万用表20KΩ档测量电位器两端，慢慢转动转棒，观测电阻值变化是否均匀，应没有跳变现象。2、检测细调电位器时电刷在接近低位时观测零位开关是否闭合，这时电刷离开电位器末端应还有12mm左右。其它检测1、所有连接线没有错误，铜管焊片没有虚焊2、球隙接地端接触可靠。稳压管球隙为0.3mm，其余球隙为0.25mm.感谢您的关心和支持！敬请多提宝贵意见！