一種60kV焊接用太空電子槍的設(shè)計(jì)研究*

王海洋，董全林，趙 然，張永泰，王思展，劉業(yè)楠

（1.北京航空航天大學(xué)，北京 100083；2.迪瑞醫(yī)療科技股份有限公司，長(zhǎng)春 130012；3.北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京 100094）

近年來(lái)，以電子光學(xué)系統(tǒng)為核心的儀器設(shè)備已廣泛應(yīng)用于生物、材料等多個(gè)學(xué)科[1–2]，并在航空航天、生物醫(yī)學(xué)、半導(dǎo)體加工制造等眾多行業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮著舉足輕重的作用[3–5]。焊接用太空電子槍屬于發(fā)展迅速且應(yīng)用廣泛的電子光學(xué)系統(tǒng)，其研究與發(fā)展促進(jìn)了多個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)步。

電子束焊接具有能量密度高，焊接速度快，工件變形小，電子束易于控制等特點(diǎn)，極其適合完成太空中的焊接工作[6]。與歐美等一些國(guó)家相比，我國(guó)太空焊接技術(shù)的研究起步較晚[7–8]。電子槍焊接技術(shù)的研究對(duì)我國(guó)的航空航天事業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義。本文設(shè)計(jì)了一種60 kV 焊接用太空電子槍并進(jìn)行了仿真，得到了滿(mǎn)意的結(jié)果。

1 電子槍設(shè)計(jì)參數(shù)

電子槍設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 電子槍設(shè)計(jì)參數(shù)Table 1 Design parameters of electron gun

2 電子轟擊間熱式陰極

電子槍的性能直接影響著電子束焊接質(zhì)量，要想提高電子槍的功率，有提高加速電壓和增大陰極發(fā)射電流兩種方法，然而，過(guò)度提高加速電壓會(huì)產(chǎn)生X 射線(xiàn)，對(duì)人體造成一定的傷害，需要采取一定的防護(hù)措施，這給電子槍的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的不便。

因此，可通過(guò)增加陰極發(fā)射電流的方式去提高電子槍的功率，這需要選用電子發(fā)射能力較強(qiáng)的陰極材料。該方案不需要采取特殊的措施，安全性高，同時(shí)可以很好地滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。……