一种直流电子束轨迹测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电子束轨迹的测量装置，特别是磁控直流电子束轨迹的测量
目.0
【背景技术】
[0002]电子束在高尖端材料改性、高精度焊接以及制备等离子体等方面发挥着极其重要的作用。电子束由电子束源在真空环境下生成，并通过特定装置将其输运引出至所需的应用环境中。电子束输运引出的质量和效率对电子束的应用至关重要，因此需要准确测量出电子束轨迹，进而指导输运引出装置的设计。
[0003]在静电场和磁场环境下，电子束的束径在传输通道内不同位置有很大差别，因此要准确测量电子束轨迹，需要对多个位置的束径进行测量，然后再进行描绘。传统的电子束轨迹测量方法是用脉冲电子束轰击荧光靶，并通过观察靶上的轰击痕迹来确定电子束截面尺寸，但这种测量方法在测量直流电子束轨迹时有以下弊端:
[0004](I)荧光靶能够承受的束流平均功率很低，无法承受直流电子束的轰击，只能用于脉冲电子束的测量；
[0005](2)很多电子束源的直流和脉冲发射特性并不相同，用测量脉冲束的方法测量直流束，获得的结果会有偏差；
[0006](3)荧光靶每次只能测量一个截面位置上电子束形状，测量电子束不同位置上的一组束径必须多次改变测量位置，需要破坏真空环境或引入步进电机等设备。
【发明内容】
[0007]本实用新型提供一种直流电子束轨迹的测量装置，从而克服了传统的脉冲电子束轨迹测量方法无法测量直流电子束的技术问题，本实用新型提供一种直流电子束轨迹测量装置，可一次性准确测量整个输运引出通道内直流电子束轨迹。
[0008]本实用新型的技术解决方案是:
[0009]本实用新型所提供的直流电子束轨迹测量装置，其特殊之处在于:包括一个或多个金属膜22、真空舱3、法拉第筒4、高压电源5、电流表6、真空栗组7及支撑结构，
[0010]所述真空舱3的一端与直流电子束源I连接，所述真空舱3的另一端与法拉第筒4连接;一个或多个金属膜22布置于真空舱内，并位于直流电子束轨迹上的不同位置;所述真空栗组7与真空舱3连接用于真空舱的抽真空;所述高压电源5与直流电子束源I连接，使电子束源发射直流电子束;所述法拉第筒4用于接收直流电子束流;所述电流表6与法拉第筒4连接，用于电流测量。
[0011]以上为本实用新型装置的核心方案，基于该核心方案，本实用新型还做出以下优化限定:
[0012]为了尽量避免对电子束源阴极产生污染，本实用新型的金属膜为钛膜，所述金属膜的厚度小于等于0.1_。
[0013]再进一步的，为了更加方便准确地安装金属膜阵列，本实用新型的直流电子束轨迹测量装置还包括测量轴21，所述测量轴沿其轴向设置有通孔，所述通孔的直径为电子束预估直径的4倍以上，所述测量轴21安装于真空舱3内，所述一个或多个金属膜22安装于测量轴21上。
[0014]再进一步的，为了测量使用永磁透镜进行约束的磁控直流电子束的轨迹，本实用新型的测量轴的内壁设置有内螺纹;所述直流电子束轨迹测量装置还包括多个永磁透镜23和多个永磁透镜支座26，永磁透镜通过永磁透镜支座26安装于测量轴通孔内，永磁透镜支座26与测量轴通孔螺纹连接，永磁透镜23与金属膜间隔排布。
[0015]再进一步的，为了测量使用电磁透镜进行约束的磁控直流电子束轨迹，本实用新型的测量轴的外壁设置有螺纹，所述直流电子束轨迹测量装置还包括多个电磁透镜24和多个电磁透镜支座27，电磁透镜通过电磁透镜支座27安装于测量轴通孔内，电磁透镜支座27与测量轴外壁螺纹连接。
[0016]利用本实用新型的直流电子束轨迹测量装置进行轨迹测量的方法，其特殊之处在于:包括下列步骤:
[0017]I)将一个或多个金属膜布置在直流电子束轨迹上的不同位置；
[0018]2)使金属膜处于真空环境；
[0019]3)直流电子束源发射直流电子束；
[0020]4)直流电子束依次穿透多个金属膜；
[0021]5)测量金属膜上直流电子束所留下的孔洞；
[0022]6)测量并记录每个金属膜位置及孔径，根据测量结果绘制直流电子束轨迹。
[0023]以上为本实用新型方法的核心方案，基于该核心方案，本实用新型还做出以下优化限定:
[0024]上述步骤2)中真空度在I X 10—3Pa以下。真空度在I X 10—3Pa以下可以有效减少电子束源阴极部分的污染，保证电子束源正常工作。
[0025]上述步骤6)中测量金属膜孔径时，应记录同一金属膜孔洞直径的最大和最小值，并将两者乘积的平方根记录为该金属膜孔径。该孔径计算方法实际采用的是面积折算方式，最能反映出非绝对圆形的孔洞尺寸。
[0026]本实用新型与现有技术相比，有益效果是:
[0027](I)本实用新型采用电子束烧穿金属膜的方式，实现了直流电子束传输轨迹的直接测量；
[0028](2)本实用新型每次试验使用一组金属膜，实现了电子束传输路径上不同位置束流形状的同时测量，单次试验即可描绘出完整的电子束传输轨迹，避免反复装卸，提高了测量效率了测量准确性；
[0029](3)本实用新型可在轴向方向任意位置装夹多个金属膜、永磁透镜和电磁透镜的测量轴，实现了磁控直流电子束传输路径上任意位置的束流形状测量。
【附图说明】
[0030]图1是本实用新型直流电子束轨迹简易测量实验组成示意图。如图所示，直流电子束轨迹简易测量实验由电子束源1、测量轴组件2、真空舱3、法拉第筒4、高压电源5、电流表6、真空栗组7和其余未标注的支撑结构组成。
[0031 ]图2是本实用新型设计的测量轴组件示意图。
[0032]其中附图标记为:1-电子束源、2-测量轴组件、3-真空舱、4-法拉第筒、5-高压电源、6-电流表、7-真空栗组、21-测量轴、22-金属膜、23-永磁透镜、24-电磁透镜、25-金属膜支座、26-永磁透镜支座、27-电磁透镜支座。
【具体实施方式】
[0033]实施例1
[0034](I)根据电子束源I接口尺寸(法兰直径100mm，)、电子束预估直径(10mm)、永磁透镜23尺寸(外径40mm，内径30mm，轴向长度15mm)和输运引出距离(400mm)设计测量轴21、金属膜22、金属膜支座25和永磁透镜支座26:测量轴21安装法兰直径100mm，内表面为M52 X2mm内螺纹，外表面直径64mm，长度为400mm；金属膜22为外径40mm，厚度0.1mm的钛膜;金属膜支座25内径为30mm，外表面为M52 X 2mm外螺纹，厚度为5mm;永磁透镜支座26内径为30mm，外表面为M52 X 2mm外螺纹，厚度为18mm。
[0035](2)根据需要测量的永磁透镜23排布(放置4个永磁透镜23，分别距离