Справочник работника механического цеха - Каценеленбоген М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Катоды электронных пушек в установках для плавки и сварки обычно изготавливают из вольфрама, 'предусматривая возможность их легкой замены.
Поскольку анодное напряжение электроннолучевых установок часто достигает 30 000 в (а иногда <и более), необходимо обеспечивать достаточно надежную защиту обслуживающего персонала от возникающего рентгеновского излучения
Вакуумная система установок может быть 'выполнена по схеме, показанной на рис. 17 (стр. 53). Байпасная откачка дает 'возможность открывать рабочую камеру для смены обрабатываемых деталей без остановки насосов и после этого производить быструю повторную откачку.
Конструкции электронных пушек позволяют получать в фокусе луч, диаметром менее 0,2 лш, что дает возможность сваривать тонколистовые материалы и другие мелкие и сложные детали.
ЛИТЕРАТУРА
1. L. М cD. S chetky, Research and Development, 1961, v. 12, p. 40.
2. С r a n e Т. H., American Welding Society Symposium presented at the Hotel Bostonian, Boston, Massachusetts, April 1959, p 13.
3. Airco Announces Electron-Beam Welding, Air Reduction Crop, New York Al, New York, 1960.
Рис. 151. Форма электронного луча для различных соотношений радиусов катода и анода. г — радиус кривизны катода, г — радиус кривизны анода; 1 — катод, 2 — анод; 3 — траектория электронов
2000
v то \ сгГ
I
I
1000
500
О
/ Z 3
J У /
1000 1500 тоо^ 2500
Температура, Н
Рис. 152. Эмиссионные свойства трех типов термоэлектронных катодов.
1 — Ba'Sr оксидный катод; 2 — тарированный вольфрам; 3 — чистый вольфрам
447
4. Third Annual Electron Beam Symposium, March 23—24, 1961, Boston, Massachusetts.
5. Mendel J. Т., Magnetic Focusing of Electron Beams, Proc. IRE 1955, v. 43» p. 327.
6. С u 11 e г С. C., S a 1 о о m J. A., Pinhole Camera Investigation of E eetron Beams, Proc. IRE, 1955, v. 43, p. 299.
7. Cutler С. C., Hines H. E., Thermal Velocity Effects in Electr:n Guns, Proc. IRE, 1955, v. 43, p. 307.
8. Mendel J. Т., Quate C. F., Yocom W. H., Electron Beam Focusing with Periodic Permanant Magnet Fields, Proc. IRE, 1954, v. 42, p. 800.
9. Schwartz J. W., The Annular Geometry Electron Gun, Proc. IRE, 1958, v. 45, p. 1964.
U0. Dyke W. R., Progress in Electron Emission at High Fields, P::c IRE, 1955,
v. 43.
11. White S. S., Lander H. J., Hess W. Т., В a к i s h R., A Study of Electron Be^n Welding, Welding J., June, July, 1962.
12. В а с к i s h R., Electron-Beam Welding Techniques, S. A. E. Nations* Aeronautical Meeting, Paper № 514A, New York, April, 1962.
13. В as E. B., Gremosnik G, Lerch H., Electron-Beam Design tor Melting Welding Evaporation and Drilling, Trans. Amer. Vacuum Soc., 8th Ann. Symp., 1961, p. 817—829, Pergamon Press Inc., New York, 196>2.
Электронной эмиссии уравнения. Если чистая поверхность металла, работа выхода которого составляет <р0, эв, находится при температур Г, °К, то в единицу времени (1 сек) каждый квадратный «сантиметр поверхности эмиттирует определенное количество электронов. На практике ток эмиссии обычно выражают в амперах (1 а = 0,624 • 10-19 электроны/сек). Все эти величины связаны уравнением Ричардсона:
Is = АГ-е~'*°1кт,
где Is — плотность тока насыщения, а/см2; А — постоянная величина,, теоретически равная 60,2 а/см2 • град2 для всех чистых метзллов; k — постоянная Больцмана (0,863 • 10-4 эв/°К).
В уравнение входят три независимых фактора:
а) постоянная Л, .величина которой для загрязненных металлов, значительно превышает 60,2. Например, постоянная А для платины, поверхность которой обычно покрыта пленкой кислорода, равна 1 700;
б) Т2 — возведенная ib квадрат температура катода в градусах Кельвина. Этот множитель показывает, что число эмиттированных электронов быстро возрастает с повышением температуры. Если рассматривать только влияние этого члена, то эмиссия увеличивается ib 4 раза при возрастании температуры вдвое, в 9 раз при возрастании температуры втрое и т. д. В действительности же при удвоении температуры ток эмиссии может увеличиться в миллионы раз вследствие действия третьего множителя (см. ниже), влияние которого значительно сильнее, чем .второго;
—ф JkT
з) влияние третьего множителя е 0 можно показать на примере вольфрама. При температуре 7=1 600 °К (несколько выше красного каления) величина показателя степени равна:
То___________4,52__________о о о
kT — 0,863-10-4-1 600 — ° ,0-
Таким образом, величина третьего множителя оказывается равной ?-32,8 Если температура повышается до 3 300°К, показатель степени уменьшается до 15,8, что вызывает увеличение третьего множителя в 24-106 раза. Поэтому сравнительно небольшие изменения температуры приводят к сильному изменению тока эмиссии.
Эмиссия чистого вольфрама при 1 600 °К составляет 10~G а/см?, а при 3 300 °К — около 100 а/см2.
448
Примеры использования уравнения Ричардсона
Пример 1. Найти полный ток эмиссии чистой вольфрамовой проволоки длиной 5 см и диаметром 0,01 см при температуре 2 500°К.
Дано: .4=60,2, Т=2 500, 6 = 2,718, 60=Фо/^='52 400, 1 = 5 см, d=*= = 0,01 см.
Находим: Is = AT2e~boiT
