電子槍加熱利用電子束轟擊物料產生的熱能對物料進行電加熱的方法。電子槍加熱通常在真空中進行，陰極接負的高電位，陽極接地，聚束極通常與陰極同電位或更低，陰、陽極間形成加速電場。
基本介紹
- 中文名：電子槍加熱
- 外文名：electron beam heating
- 定義：電子束轟擊物料產生的熱能加熱
- 特點：在真空中進行
- 設備：電子槍、工作室
- 套用：金屬
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概述
電子槍加熱利用電子束轟擊物料產生的熱能對物料進行電加熱的方法。電子槍加熱通常在真空中進行，陰極接負的高電位，陽極接地，聚束極通常與陰極同電位或更低，陰、陽極間形成加速電場。被燈絲加熱到一定溫度的陰極所發射的電子在加速電場的作用F形成電子束並被加速到很高的速度(例如，電壓u為25 kV時，電子速度達9.4×104 km/s)。電子束通過陽極孔後進入等電位空間，由於電子之間相互排斥，電子束會逐漸發散。電磁透鏡用來對電子進行聚焦，使之保持一定形狀。電磁偏轉器和掃描器用來按加熱要求改變電子束的方向。電子束轟擊被加熱物料時，其絕大部分動能轉變成熱能使物料加熱，有一小部分轉變成X射線。
特點
電子槍加熱的特點是：
①加熱功率可以集中在很小的面積上；
②功率密度可高達104～109 W/cm2；
③電子束的參數和位置可精確調節；
④在真空中進行，物料受空氣污染少，真空冶金效果好；
⑤設備較複雜，一次性投資較大；
⑥會產生x射線，須加防護。
設備
電子槍加熱設備通常由電子槍、工作室、真空系統、高壓電源、測量控制系統和物料輸送系統等組成。先進的電子槍加熱設備普遍採用電腦程式控制。
電子槍
用來產生電子槍的器件。電子槍有軸向、環形、橫向等幾種，以軸向槍用得最多。軸向槍又分為間熱式和直熱式兩種。間熱式槍的陰極用鎢或鉭製成，由燈絲髮射的電子達到發射電子的溫度(鎢陰極為2750～2850 K，鉭陰極為2400～2550 K)。間熱式槍的優點是發射面積大、束電流大、陰極使用壽命長(可到100～150 h)，適合於大功率(可到數百千瓦至上千千瓦)使用；缺點是結構較複雜，燈絲與陰極間另要一套直流電源。直熱式槍的陰極通常是繞成螺旋狀的鎢絲，通電加熱後自身發射電子束。優點是結構簡單；缺點是發射穩定性差，功率小(一般不超過60 kW)。環形槍的陰極呈環狀，靠近被加熱物料，工作時易被沾污、壽命短(有的只有幾小時)。橫向槍的陰極位於被加熱物料的側面，由橫向磁場將電子束偏轉到被加熱物料上，陰極壽命可到約50h，這兩種槍只在特殊情況下使用。
工作室
通常是用不鏽鋼製成的真空容器，外周必要時用水套或水管冷卻，內部有工作檯或坩堝、物料支承、輸送機構等，外殼壁上有連線電子槍、真空機組、測溫裝置等的連線管。
真空系統
由機械泵、增壓泵和擴散泵等組成。工作室真空度一般為10-1~10-3Pa；軸向槍通常另配一套真空機組，槍室真空度在10-3Pa以上。
高壓電源
電子槍在直流高壓下工作，如熔煉爐的工作電壓為10～35 kV，焊接設備的為30～200 kV。電源用三相橋式整流器。整流元件用閘流管或高壓矽堆，矽堆有體積小、效率高、起動快等優點，隨著電路保護技術的進步，其套用已越來越多。電壓調節通常用飽和電抗器或磁性調壓器。高壓電源配有過電壓、過電流和各種連鎖保護裝置，以確保人身和設備的安全。
