[实用新型]带有电磁合轴装置的电子枪

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子束加工设备领域，具体涉及一种带有电磁合轴装置的电子枪。

背景技术

电子枪是电子束加工设备的关键部件，在精密电子束加工设备中，要求电子枪的阴极、聚束极、阳极和聚焦装置严格对中合轴以产生高品质电子束，为此目前所采取的措施有：

1.提高电子枪机械加工和装配精度。该措施电子枪的阴极在受高温和使用时间变化后，它的形状或位置会产生变化，光靠电子枪的机械加工和装配精度难以保证电子束品质的稳定性和重复性。

2.电子束发生器（阴极和聚束极）、阳极和聚焦装置三者之间某个部件或某两个部件做成可微调装置，一般为电子束发生器或聚焦装置。该措施要求在带高电压、高真空条件下在线进行机械调整，因此装置复杂，且操作极为不变。

3.在电子束飞行路径上，阳极和聚焦装置之间增设电磁合轴装置。电磁合轴装置加长了电子束在阳极和聚焦装置飞行路径，从而增加电子束在进入聚焦装置前的发散性。另外常规的电磁合轴装置由于只单纯地考虑合轴功能，因此增加了电子束经过聚焦装置后汇聚的难度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种带有电磁合轴装置的电子枪，其能够让从阳极飞出的电子束汇聚在聚焦装置入口的中心，从而提高电子束的品质。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种带有电磁合轴装置的电子枪，包括依次呈同轴对中布设的阴极、聚束极、阳极、聚焦装置和偏转扫描装置；阴极产生的电子束依次经过聚束极、阳极、聚焦装置和偏转扫描装置后汇聚到工件上；在电子束飞行路径上的阳极与聚焦装置之间设置有电磁合轴装置；该电磁合轴装置主要由铁甲、以及设置在铁甲内的聚焦磁场磁隙、聚焦绕组和偏转绕组组成；铁甲的中部留有供电子束通过的电子束通道；聚焦磁场磁隙朝向电子束通道；聚焦绕组与供电电源相连，通电后聚焦绕组产生平行于电子束飞行参考方向的磁场；偏转绕组包括X、Y两组绕组，X、Y两组绕组各与一独立的供电电源相连，通电后X、Y两组绕组产生垂直于电子束飞行参考方向的磁场。依靠分别调节X、Y两组偏转绕组电流的大小，就可以方便灵活地调节偏转磁场在垂直于电子束飞行参考方向平面上的矢量。

上述方案中，聚焦绕组的供电电源为可调的直流电源，偏转绕组的供电电源为独立两路的可调双极性直流电源。

与现有技术相比，本实用新型通过在电子枪内电子束飞行路径上的阳极与聚焦装置之间设置改进型的电磁合轴装置，该电磁合轴装置既采用了聚焦绕组来产生平行于电子束飞行参考方向的磁场，又采用了偏转绕组来产生垂直于电子束飞行参考方向的磁场，从而使得电子束可以汇聚在聚焦装置人口的中心，电子束在工件处可以汇聚成更小的斑点，斑点的形状更接近圆形，能量分布更趋于均匀，另外可以实现更长的有效工作距离，从而提高电子束品质。

附图说明

图1为带有电磁合轴装置的电子枪内部结构示意图。图中标记：1、阴极；2、聚束极；3、阳极；4、电磁合轴装置；5、聚焦装置；6、偏转扫描装置；7、电子束；8、工件。

图2为电磁合轴装置结构示意图(正视图)。图中标记：4-1、铁甲；4-2、聚焦绕组；4-3、聚焦磁场磁隙；4-4、偏转绕组。

图3为电磁合轴装置结构示意图(俯视图)。

具体实施方式

一种带有电磁合轴装置的电子枪，如图1所示，包括依次呈同轴对中布设的阴极1、聚束极2、阳极3、聚焦装置5和偏转扫描装置6。阴极1产生的电子束7依次经过聚束极2、阳极3、聚焦装置5和偏转扫描装置6后汇聚到工件8上。在电子束7飞行路径上的阳极3与聚焦装置5之间设置有电磁合轴装置4。

上述电磁合轴装置4主要如图2和图3所示，其主要由铁甲4-1、以及设在铁甲4-1内的聚焦磁场磁隙4-3、聚焦绕组4-2和偏转绕组4-4组成。铁甲4-1的中部留有供电子束7通过的电子束7通道。聚焦磁场磁隙4-3朝向电子束7通道。聚焦绕组4-2与其供电电源相连，该聚焦绕组4-2的供电电源为可调的直流电源。通电后聚焦绕组4-2产生平行于电子束7飞行参考方向的磁场。偏转绕组4-4包括X、Y两组绕组，X、Y两组绕组各与一独立的供电电源相连，该偏转绕组4-4的供电电源为独立两路的可调双极性直流电源。通电后X、Y两组绕组产生垂直于电子束7飞行参考方向的磁场。

电磁合轴装置4的工作原理是：电磁合轴装置4的聚焦绕组4-2中通入可调的直流电流后，在电磁合轴装置4内腔电子束7通道产生平行于电子束7飞行参考方向的磁场，该磁场对电子束7起到聚焦作用，使得电子束7通过电磁合轴装置4后产生汇聚效果。通过调节通入电磁合轴装置4的聚焦绕组4-2的电流的大小，就可以调节焦距。电磁合轴装置4的偏转绕组4-4由X、Y两组绕组，X、Y两组绕组分别通入电流后，在电磁合轴装置4内腔电子束7通道产生垂直于电子束7飞行参考方向的合成磁场，该磁场对电子束7起到偏转作用，使得电子束7通过电磁合轴装置4后产生偏移效果。偏移角度由分别通入X、Y两组绕组的电流大小和极性决定。所以偏转绕组4-4的供电电源为独立两路的可调双极性直流电源。