一种应用于高能电子枪的装配装置及装配方法

1.本发明属于高能电子枪领域，具体地说是一种应用于高能电子枪的装配装置及装配方法。


背景技术：

2.电子枪作为高能电子衍射仪的发射源，广泛应用于分子束外延和脉冲激光束沉积等制备薄膜过程中，因此电子束的性能十分关键，而束流和束斑是判定电子束性能的关键指标。影响束流、束斑的因素很多，除电子枪自身极板尺寸和间距外，电子枪装配不当也会导致无法达到理想束流和束斑值，比如电子枪核心部件同轴度差会导致只有部分电子束通过光路而出现束流过小的情况。目前国产电子枪在同轴性方面仍需加强，所以提出一种能测量并保证电子枪核心部件的同轴性的装配方法是很有必要的。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种应用于高能电子枪的装配装置及装配方法。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
5.一种应用于高能电子枪的装配装置，包括底座、旋转台、三爪卡盘、百分表支架及百分表，所述旋转台及所述百分表支架分别安装于所述底座上，所述三爪卡盘安装于所述旋转台上、随所述旋转台旋转，所述百分表安装于所述百分表支架上。
6.一种应用于高能电子枪的装配方法，采用前述的装配装置进行装配，包括以下步骤：
7.步骤一：利用三爪卡盘夹紧聚焦筒，使百分表探针与聚焦筒的外周面接触，转动旋转台一周，通过观察百分表指针偏转来测量聚焦筒的同轴度；
8.步骤二：将陶瓷座与聚焦筒连接，以聚焦筒为基准测陶瓷座的同轴度，使百分表探针与陶瓷座的外周面接触，转动旋转台一周，通过观察百分表指针偏转来测量陶瓷座的同轴度，并通过不断调整将陶瓷座的同轴度控制在规定的数值范围；
9.步骤三：将阴极组件固定在陶瓷座上，以聚焦筒为基准，使用百分表测阴极组件的同轴度，通过不断调整将阴极组件的同轴度控制在规定的数值范围；
10.步骤四：将经由步骤一、二、三安装完成的部件从三爪卡盘取下并放到座环的卡槽内，用小支撑杆将座环分别与阳极组件的阳极筒及阳极帽连接起来，用大支撑杆将座环和电极法兰连接起来，并将阴极组件的四根电极引线与电极法兰处的四个电极柱连接，将电极法兰放置于三爪卡盘中并夹紧，使百分表探针与电极法兰外周面接触，转动旋转台一周，若百分表指针偏差大，则可通过软质锤轻轻敲击电极法兰偏移的反方向，来确保电极法兰的同轴度；
11.步骤五：使百分表探针与座环外周面接触，以电极法兰为基准，打表测座环的同轴度，通过不断调整将座环的同轴度控制在规定的数值范围；
12.步骤六：使百分表探针与阳极帽的阳极孔的内周面接触，以电极法兰为基准，打表测阳极孔的内周面的同轴度。
13.步骤二中，若陶瓷座的同轴度较差，可通过观察百分表指针判断其偏移方向，然后用软质锤朝偏移的反方向缓缓敲击陶瓷座，若百分表指针偏移较大，则可通过调节固定陶瓷座的十字钉来减小偏差，来确保陶瓷座的同轴度。
14.步骤三中，若百分表指针偏差较大，可通过调节固定阴极组件的十字钉来减小偏差，来确保阴极组件的同轴度。
15.步骤五中，若百分表指针偏差较大，可通过调节固定座环的内六角钉来调整偏差，来确保座环的同轴度。
16.本发明的优点与积极效果为：
17.1.本发明提出的装配装置通过旋转台、三爪卡盘、百分表支架及百分表的配合设置，可及时调整并保证关键部件的同轴度，可以实现边打表测同轴度边安装电子枪；
18.2.通过采用本发明的装配方法，将提高电子枪核心部件(阴极灯丝、栅极、聚焦极、阳极)之间的同轴度，避免因随机装配致使电子束性能变差等问题，并为高能电子枪装配提供了一个统一的方法，并且其测量结果对设计电子枪也具有指导意义。
附图说明
19.图1为本发明的装配装置的整体结构示意图；
20.图2为本发明的装配方法的实施示意图之一；
21.图3为本发明的装配方法的实施示意图之二。
22.图中：1为百分表、2为百分表探针、3为三爪卡盘、4为旋转台、5为阴极组件、6为陶瓷座、7为聚焦筒、8为阳极孔、9为座环、10为电极法兰、11为底座、12为百分表支架。
具体实施方式
23.下面结合附图1-3对本发明作进一步详述。
24.一种应用于高能电子枪的装配装置，如图1所示，包括底座11、旋转台4、三爪卡盘3、百分表支架12及百分表1，旋转台4及百分表支架12分别安装于底座11上，三爪卡盘3安装于旋转台4上、随旋转台4旋转，百分表1安装于百分表支架12上。通过旋转台4、三爪卡盘3、百分表支架12及百分表1的配合设置，可及时调整并保证关键部件的同轴度，可以实现边打表测同轴度边安装电子枪。
25.对于静电枪而言，其核心部件主要由阴极灯丝、栅极、聚焦极和阳极组成，也就是需保证上述四个部件的同轴性，而阴极灯丝与栅极的同轴度可通过调节顶丝在显微镜下观测实现，栅极、聚焦极和阳极的同轴度则需要打表装配方法来保证。由于不同加速电压的高能电子枪结构有差异，所以以15kv电子枪为例对本发明的装配方法进行说明。
26.如图2所示。步骤一：利用三爪卡盘3夹紧聚焦筒7，使百分表探针2与聚焦筒7的外周面接触，缓慢转动旋转台4一周，通过观察百分表1指针偏转来测量聚焦筒7的同轴度，其精度在0.01mm以内；步骤二：将陶瓷座6与聚焦筒7连接，以聚焦筒7为基准测陶瓷座6的同轴度，使百分表探针2与陶瓷座6的外周面接触，缓慢转动旋转台4一周，通过观察百分表1指针偏转来测量陶瓷座6的同轴度，并通过不断调整将陶瓷座6的同轴度控制在0.02mm以内；步
骤三：将阴极组件5(阴极组件5包括灯丝和栅极)固定在陶瓷座6上，以聚焦筒7为基准，使用百分表1测阴极组件5的灯丝座的同轴度，通过不断调整将阴极组件5的灯丝座的同轴度控制在0.05mm以内。
27.如图3所示。步骤四：通过步骤一、二、三，阴极组件与聚焦筒7的同轴度得到保证，将经由步骤一、二、三安装完成的部件从三爪卡盘3取下并放到座环9的卡槽内，用小支撑杆将座环9分别与阳极组件的阳极筒及阳极帽连接起来，用大支撑杆将座环9和电极法兰10连接起来，并将阴极组件的四根电极引线与电极法兰10处的四个电极柱连接，将电极法兰10放置于三爪卡盘3中并夹紧，使百分表探针2与电极法兰10外周面接触，缓慢转动旋转台4一周，若百分表1指针偏差大，则可通过软质锤轻轻敲击电极法兰10偏移的反方向，来确保电极法兰10的同轴度；步骤五：使百分表探针2与座环9外周面接触，以电极法兰10为基准，打表测座环9的同轴度，通过不断调整将座环9的同轴度控制在0.05mm以内；步骤六：使百分表探针2与阳极帽的阳极孔8的内周面接触，以电极法兰10为基准，打表测阳极孔8的内周面的同轴度，通过不断调整其同轴度可控制在0.05mm以内。假设无加工误差，通过本发明的打表装配方法，栅极与聚焦极的同轴度可控制在0.05mm以内,聚焦极与阳极的同轴度可控制在0.1mm以内。
28.通过上述一系列打表装配操作，可大大提高电子枪的同轴度，当发现部件同轴度较差时，主要通过两种方式改善：对于法兰等部件，可用软质锤轻轻敲击来改善偏移量；对于阴极组件等部件，则可以通过调节固定部件的螺钉来改善偏移量。打表装配方法适用于不同型号的高能电子枪，但是需要根据枪的实际结构来确定具体的实施方法，其中打表测量对象的优先级和如何传递误差是要重点考虑的。以15kv高能电子枪为例，由于聚焦极与阳极之间的同轴度不易直接测量，所以通过陶瓷座6和座环9来传递二者之间的误差。
29.具体而言，步骤二中，若陶瓷座6的同轴度较差，可通过观察百分表1指针判断其偏移方向，然后用软质锤朝偏移的反方向缓缓敲击陶瓷座6，若百分表1指针偏移较大，例如超过0.05mm时，则可通过调节固定陶瓷座6的十字钉来减小偏差，来确保陶瓷座6的同轴度。
30.具体而言，步骤三中，若百分表1指针偏差较大，例如超过0.05mm时，可通过调节固定阴极组件5的十字钉来减小偏差，来确保阴极组件5的同轴度。
31.具体而言，步骤五中，若百分表1指针偏差较大，例如超过0.05mm时，可通过调节固定座环9的内六角钉来调整偏差，来确保座环9的同轴度。
32.工作原理：
33.通过旋转台4、三爪卡盘3、百分表支架12及百分表1的配合设置，可及时调整并保证关键部件的同轴度，可以实现边打表测同轴度边安装电子枪；通过采用本发明的装配方法，将提高电子枪核心部件(阴极灯丝、栅极、聚焦极、阳极)之间的同轴度，避免因随机装配致使电子束性能变差等问题，并为高能电子枪装配提供了一个统一的方法，并且其测量结果对设计电子枪也具有指导意义。