Устройство для управления фокусным расстоянием магнитной линзы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22} Заявлено 040575 (21) 2130745/18-25 (51) М. К,.з

Н 01 1 37/04 с присоединением заявки 89

Государственный комитет

СССР яо делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.09,80. Бюллетень 1чо 36 (53) УДК 621.791. .72 (088. 8 }

Дата опубликования описания 300980 (72) Авторы изобретения

Ф.Н.Киселевский, И.М.Мельник, В.Т.Иванов и А.А.Тычинский

Киевский ордена Ленина политехнический институт им.50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ФОКУСНЫМ РАССТОЯНИЕМ

МАГНИТНОЙ ЛИНЗЫ

1 (Фяд о; :::. - пв

Изобретение относится к электроннолучевой технике и может найти применение в системах программного управления электроннолучевой сваркой изделий. 5

Известно устройство для управления фокусным расстоянием магнитной линзы или электроннолучевой пушки, у которого требуемый закон изменения фокусного расстояния осуществляется путем изменения тока магнитной линзы Г1 . Необходимость изменять фокусное расстояние электроннолучевой пушки в соответствии с профилем шва возникает при сварке материалов пере- 15 менной толщины или изделий, образующих пространственный шов. В современных электроннолучевых сварочных пушках фокусирование электронного пучка осуществляется магнитной линзой, 20 которая конструктивно выполняется как одно целое с электроннолучевой пушкой, поэтому под фокусным расстоянием электроннолучевой пушки понимается фокусное расстояние магнитной линзы

Ток магнитной линзы и фокусное расстояние ее находятся в обратно квадратичной зависимости, поэтому недостатком такого устройства является 30

2 обязательное наличие функционального преобразователя, представляющего собой сложное вычислительное устройство, которое может быть как цифровым, так и аналоговым. Кроме того, для стабилизации фокусного расстояния магнитной линзы необходимо принимать дополнительные меры по стабилизации внешнего источника ее питания.

Известно также устройство для управления фокусным расстоянием магнитной линзы с помощью датчика, выполненного в виде кольца, являтсщегося одновременно витком магнитной фокусирующей катушки 21 . Однако это устройство обладает тем недостатком, что выполняет только стабилизацию фокусного расстояния магнитной линзы, а не управление им. Кроме того, стабилизация фокусного расстояния возможна только при изменении напряжения высоковольтного источника.

Целью изобретения является повышение стабилизации фокусного расстояния.и расширение диапазона управления им.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления фокусным расстоянием магнитной линзы датчик выполнен в виде металлического

767864 стержня, расположенного в йлоскости,> перпендикулярной оптической оси магнитной линзы, и имеющего возможность поступательного перемещения в области распространения электронного пуч ка, причем н цепь обратной связи датчика включен усилитель постоянного тока.

Блок-схема устройства для управления фокусным расстоянием магнитной линзы представлена на чертеже.

Оно содержит электроннолучевую 10 пушку. 1, магнитную линзу 2, датчик 3, усилитель постоянного тока 4 и привод 5. Поток электронон, сфокусированный с помощью магнитной линзы 2 в соответствии с профилем изделия 6,,15 касается своими крайними электронами

7 переднего среза датчика 3.

Устройство работает следующим образом.

Для качественной сварки фокусное що расстояние магнитной линзы 2 необходимо изменять в соответствии с профилем изделия б. Датчик 3 устанавливается с помощью привода 5 в начальное положение, при котором электрон:— ный луч был бы оптимально сфокусирован на поверхности иэделия б, а граничные электроны 7 луча касались переднего среза датчика 3. При включении устройства для управления фокусным расстоянием магнитной линзы 30 при выключенной электроннолучевой пушке 1 ток через датчик 3 отсутствует, напряжение на выходе усилителя постоянного тока 4 также равно нулю. При включении электроннолуче- 35 вой пушки 1 электронный луч за счет отталкиваккцего действия электронов расфокусируется, т.е ° расширится.

Расширение электронного луча вызывает появление тока через датчик 3 тем 40 большего, чем сильнее расфокусировка.

Усиленный ток датчика 3 усилителем постоянного тока 4 создаст напряжение на магнитной линзе 2, которое сфокусирует электронный луч, так как ток магнйтной линзы и фокусное рассто-45 яние ее находятся в обратно квадратичной зависимости. Электронный луч займет положение, при котором граничные электроны 7 электронного луча будут касаться переднего среза дат- 50 чика 3, создавая через него ток, необходимый для удержания электронного луча в этом положении.

Управление фокусным расстоянием магнитной линзы 2 осуществляется 55 перемещением датчика 3 с помощью привода 5 в поперечном направлении относительно оптической оси магнитной линзы 2. Диаметр электронного луча в любом сечении линейно зависит 60 от фокусного расстояния магнитной линзы. Если выдвинуть датчик 3 из электронного луча на элементарный шаг, ток в цепи датчика 3 станет равным нулю. Напряжение на выходе усилителя постоянного тока 4 также станет равным нулю. Электронный луч будет расширяться до тех пор, пока его крайние электроны 7 не коснутся переднего среза датчика 3. Возникшее на магнитной ленте 2 напряжение удержит . электронный луч в положении, соответствующем новому положению датчика 3.

Если вднинуть датчик 3 в электронный луч, ток через датчик 3 увеличится, так как увеличилась площадь, бомбардируемая электронами, увеличится и напряжение на магнитной линзе 2, которое сфокусирует электронный луч в положении, при котором граничные электроны 7. луча будут касаться переднего среза датчика 3. Однако это будет новое фокусное расстояние магнитной линзы 2, которое линейно зависит от диаметра электронного луча в плоскости перемещения датчика 3 и изменение которого задается величиной перемещения датчика 3.

Следовательно, изменяя по программе положение датчика 3 с помощью привода 5, можно изменять по программе фокусное расстояние магнитной линзы в широких пределах.

Достоинством данного устройства для управления фокусным расстоянием магнитной линзы является то, что при каждом фиксированном положении датчика оно обладает стабилизирующими свойствами. Фокусное расстояние магнитной линзы н процессе сварки может изменяться из-за случайных изменений и пульсаций ускоряющего напряжения. В устройствах, где управление осуществляется функциональным изменением .тока магнитной линзы, применение известных устройств для стабилизации фокусного расстояния магнитной линзы принципиально невозможно.

В предложенном устройстве для управления фокусным расстоянием магнитной линзы диаметр электронного луча, а,следовательно, и фокусное расстоянйе магнитной линзы определяется только положением датчика. Изменение фокусного расстояния магнитной линзы по любой причине сразу же обусловит появление стабилизирующего тока в цепи датчика.

Формула изобретения

Устройство для управления фокусным расстоянием магнитной линзы, содержащее датчик, измеряющий параметры электронного пучка и электрически соединенный цепью обратной связи с магнитной линзой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью, повышения стабилизации фокусного расстояния и расширения диапазона управления им, датчик выполнен н виде металлического

1 стержня; расположенного в плоскости, 767864

Составитель Е.Мясин

Редактор Н. Коляда Техред A. Ач Корректор М.Демчик

Заказ 7213/49 Тираж 844 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 перпендикулярной оптической оси маг.нитной линзы, и имеющего возможность поступательного перемещения в области распространения электронного пучка, причем в цепь обратной связи датчика включен усилитель постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Коваль A Á., Облонский A Ï. и Салан В.И. Автоматическое регули» рование электроннолучевой сварки.

Киев, "Техника", 1971, с. 79"80, 89-90.

2. Патент США М 3.150.284, кл. 315-22, опублик. 1960(прототип).