Конструкции электронно-лучевых установок

Можно выделить два комплекса - энергетический и электромеханический.

Энергетический комплекс ЭЛУ включает в себя электронную пушку с блоками питания и управления лучом. Электронной пушкой называется устройство, в котором эмитируемый катодом пучок электронов формируется в электрическом и магнитном полях в луч, который ускоряется в электрическом поле, выводится через отверстие в аноде и направляется на нагреваемый объект.

Многочисленным семейством ЭЛУ являются плавильные установки. Наиболее простая схема электронной плавильной установки с кольцевым катодом и автоэлектронным нагревом, у которой анодом служит сам расплавляемый металл, показана на рис. 10.1. Катодом К является нагретая до 2500 К протекающим через нее током вольфрамовая спираль. Анод А - расплавляемый электрод и жидкометаллическая ванна, находящаяся в верхней части образующегося в кристаллизаторе слитка. Вокруг катода расположен молибденовый экран Э, находящийся под тем же потенциалом. Выходящие из катода электроны отталкиваются экраном и в виде кольцевого пучка устремляются на электрод и в жидкометаллическую ванну слитка. Конец электрода расплавляется под действием бомбардирующих его электронов. Жидкий металл каплями стекает в ванну.

ЭЛУ с радиальными пушками(рис. 10.2) в этих установках вокруг электрода по радиусу установлено несколько катодов и анодов с отверстиями, через которые движущиеся прямолинейно электроны проходят к концу электрода и к ванне. Таким образом, здесь анод отделен от расплавляемого металла, хотя и тот и другой находятся под одинаковым потенциалом. Анод является направляющим и формирующим устройством. В данном случае система анод-катод соответствует понятию электронной пушки.

Часть установки, в которой находятся электронные пушки, отделена от плавильного пространства перегородкой с отверстиями для электрода и пучка электронов. Верхняя и нижняя части камеры имеют индивидуальные системы откачки газов.

В ЭЛУ с аксиальными пушкамииспользуется сильно сфокусированный электронный луч. В ней имеются два катода. Основнойвыполнен в виде массивной вогнутой снизу вольфрамовой пластины и разогревается до 2300-2500 К электронной бомбардировкой от вспомогательного катода,который выполнен в виде нагреваемой током вольфрамовой спирали.

Плавильные ЭЛУ применяются главным образом для переплавки стали, молибдена, ниобия и других тугоплавких и химически активных металлов. Их мощность составляет от 50 до 2000 кВт. Ускоряющее напряжение составляет 5-15 кВ.

Сварочные ЭЛУ с особо остросфокусированным лучом работают при ускоряющем напряжении 70-100 кВ.

Для питания ЭЛУ используются высоковольтные ИП постоянного тока. Они состоят из повышающих трансформаторов и высоковольтных выпрямителей, собираемых на тиратронах, селеновых элементах или кремниевых диодах. На крупных установках для стабилизации тока пучка применяются параметрические источники тока.

В состав электромеханического комплексавходят рабочая камера, вакуумная система, системы позиционирования и перемещения заготовки, система наблюдения за ходом процесса, система защиты оператора от рентгеновского излучения и ряд вспомогательных устройств и механизмов.