گان های پرتو یونی و پرتو الکترونی

نمایش تمام سازندگان گان های پرتو یونی و پرتو الکترونی

تفنگ‌های پرتو یونی (IB) و تفنگ‌های پرتو الکترونی (EB) دستگاه‌هایی هستند که ذرات باردار (به ترتیب یون‌ها و الکترون‌ها) هدایت شده در یک پرتو را ساطع می‌کنند که در آنالیز یا آماده‌سازی سطح، فیزیک ذرات، پخت رزین، تبخیر و جوش استفاده می‌شوند. پرتوهای الکترونی طول موج های ظریف تری نسبت به سایر ذرات پیش بینی شده ارائه می دهند و به آنها قابلیت تصویربرداری بهتری برای کاربردهایی مانند میکروسکوپ الکترونی می دهد.

تفنگ‌های پرتو یونی و تفنگ‌های پرتو الکترونی بر اساس نوع طراحی متفاوت عمل می‌کنند، اما همگی اصول عملیاتی یکسانی دارند. این تفنگ شامل یک رشته جامد، گاز یا مایع درون یک کاتد است که از طریق گرمای شدید یا ولتاژ بالا در خلاء تحریک می شود. با استفاده از یک لیزر یا منبع، ذرات باردار از ماده برانگیخته آزاد می شوند و از طریق یک آند از طریق یک روزنه هدایت می شوند. الکترون ها یا یون ها در یک پرتو هدایت می شوند که می تواند برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار گیرد.

اجزای سیستم

بخش‌هایی از سیستم تفنگ IB یا EB علاوه بر خود تفنگ شامل منبع تغذیه، پمپ خلاء یا محفظه، تامین مخلوط گاز، سیستم خنک‌کننده، سیستم کنترل و تجهیزات کنترلی است. بوته های مخصوص نیز برای نگهداری مواد در حال تبخیر یا پردازش توسط تفنگ پرتو الکترونی استفاده می شود. Testbourne Ltd دارای یک جدول انتخاب بوته برای تعیین مواد ساخت و ساز درست بوته برای تبخیر کننده های مختلف است.

بوته های مختلف تفنگ پرتو الکترونی. نمودار تبخیر EB.

اتوماسیون فرآیند در یک سیستم EB یا IB معمولی شامل موارد زیر است:

• طرح سیستم پمپ خلاء

• کنترل فشار خلاء

• نرخ خوراک مواد و نرخ برداشت شمش

• کنترل ولتاژ بالا و جریان انتشار مبتنی بر پردازنده

• توزیع برق پرتو خودکار مبتنی بر رایانه شخصی

• جمع آوری و آرشیو داده ها

انتخاب تفنگ پرتو

انتخاب یک تفنگ پرتو یونی یا تفنگ پرتو الکترونی مستلزم آن است که خریدار صنعتی نوع مورد نظر، مشخصات طراحی آن و ویژگی های مختلف اضافی را در نظر بگیرد.

انواع تفنگ IB و EB

تعدادی از انواع مختلف تفنگ های الکترونی و یونی وجود دارد که بر اساس مکانیسم انتشار طبقه بندی می شوند.

تفنگ های گسیل ترمیونیک با گرم کردن رشته امیتر یا کاتد، الکترون ها یا یون ها را از یک فلز یا مواد پوششی دیگر ساطع می کنند تا انرژی کافی برای غلبه بر عملکرد ماده گسیل کننده را منتقل کنند.

رشته ها معمولاً بسته به نوع خواص مورد نظر از تنگستن یا هگزابورید لانتانیم ساخته می شوند.

جدول 1 - مقایسه خواص رشته تنگستن و هگزابورید لانتانیم.

تفنگ‌های انتشار فوتوکاتد الکترون‌ها را از یک الکترود با بار منفی که با یک ترکیب حساس به نور پوشانده شده است ساطع می‌کنند. انتشار زمانی اتفاق می افتد که الکترود توسط فوتون برخورد می کند.

نمودار راه اندازی تفنگ EB فتوکاتد معمولی.

تفنگ‌های گسیل میدانی یا نشر سرد الکترون‌ها را از یک سطح جامد (معمولاً) یا مایع توسط یک میدان الکترواستاتیک ساطع می‌کنند.

تفنگ های انتشار منبع پلاسما با القای الکتریسیته یون ها را از یک منبع پلاسما ساطع می کنند. پلاسما حالتی از ماده است که در آن الکترون‌های بیرونی به بقیه اتم‌ها یا مولکول‌ها متصل نمی‌شوند، بنابراین الکترون‌های آزاد و یون‌های آزاد در یک ابر گاز مانند وجود دارند.

مشخصات طراحی

مشخصات طراحی شامل ساختار، عملکرد و ویژگی های عملکرد تفنگ IB یا EB است.

ساخت و ساز

محصولات ممکن است بر اساس اندازه، وزن، روش تمرکز یا نوع تولید میدان الکتریکی از نظر ساخت متفاوت باشند.

اندازه را می توان بر اساس ابعاد فیزیکی تفنگ الکترونی یا یونی (به عنوان مثال ارتفاع، طول) اندازه گیری کرد.

وزن جرم کلی محصول است که معمولاً بر حسب کیلوگرم یا پوند اندازه گیری می شود.

از روش های فوکوس برای هدایت ذرات به داخل پرتو استفاده می شود. این را می توان صرفاً با یک میدان الکترواستاتیکی که آندها را برای هدایت ذرات شارژ می کند یا با کمک میدان های مغناطیسی انجام داد. هنگامی که منبع یون از یک ترکیب مولکولی می آید، آهنرباها با تفنگ های پرتو یونی نیز استفاده می شوند. از آهنرباها برای کمک به جداسازی یون های مورد نظر استفاده می شود.

میدان های الکتریکی میدان هایی هستند که در یک تفنگ برای تحریک ذرات برای انتشار تولید می شوند. تفنگ های EB و IB بسته به نوع ساخت می توانند از میدان های DC (جریان مستقیم) یا RF (فرکانس رادیویی) استفاده کنند.

عملکرد

مشخصات عملکرد برای توصیف خواص تفنگ پرتو یونی یا الکترونی در حین استفاده استفاده می شود.

حداکثر توان پرتو حداکثر شدت یا نرخ انرژی پرتو ذرات است. توان پرتو تولید شده در ولتاژ پیک ورودی. به طور کلی در کیلووات (کیلووات) اندازه گیری می شود. قدرت پرتو بالاتر برای عملیات های تهاجمی تر مانند پخت یا جوشکاری استفاده می شود، در حالی که از شدت های کمتر برای عملیات سطح و آماده سازی استفاده می شود.

ولتاژ شتاب دهنده مقدار ولتاژی است که به یون یا تفنگ الکترونی برای تحریک و شتاب دادن به الکترون ها یا یون ها وارد می شود. با واحد کیلوولت (کیلو ولت) اندازه گیری می شود و به توان مربوط می شود زیرا هر دو تابعی از شدت پرتو هستند.

حداکثر زاویه انحراف برای نشان دادن حداکثر گسترش پرتو از محور مرکزی استفاده می شود که بر حسب درجه اندازه گیری می شود. یک زاویه انحراف بزرگ به معنای قطر پرتو بزرگتر و کمتر متمرکز خواهد بود.

حداقل زمان کارکرد کاتد حداقل زمانی است که می توان انتظار داشت یک کاتد به طور موثر قبل از فروپاشی کار کند. این زمان معمولا با ساعت اندازه گیری می شود.

پایداری انرژی یا پایداری پرتو درصد انحراف در طول زمان (به عنوان مثال ± 0.01٪ در ساعت) انرژی خروجی از پرتو پیش بینی شده است. این پایداری برای کالیبراسیون دقیق و عملکرد یکنواخت مهم است.

دمای کارکرد ، دمای توصیه شده یا محدوده دماهایی است که دستگاه باید در آن کار کند. گاهی اوقات سازندگان به جای آن دمای حداکثر یا «پخت کردن» را ارائه می‌کنند که دمای بیش از حد گرم شدن دستگاه را تعیین می‌کند.

عملیات

مشخصات عملیات برای توصیف سایر پارامترهای پیرامون عملکرد تفنگ پرتو الکترونی یا یونی علاوه بر خود تفنگ استفاده می شود.

مصرف آب خنک کننده نرخ موثر مصرف آب برای اجزای خنک کننده تفنگ الکترونی یا یونی در شرایط عملیاتی استاندارد است. این معمولاً بر حسب لیتر در ثانیه (L/s) اندازه گیری می شود.

مصرف برق انرژی الکتریکی مورد نیاز برای تامین انرژی یک تفنگ یونی یا الکترونی است. کاربران باید مطمئن شوند که منبع تغذیه مناسب برای تفنگ انتخابی در دسترس داشته باشند.

ویژگی ها

هنگام انتخاب تفنگ های پرتو یونی و الکترونی، خریداران صنعتی باید ویژگی هایی را نیز در نظر بگیرند که می تواند با طرح های مختلف گنجانده شود.

اندازه نقطه قابل تنظیم پرتو قابلیتی است که به کاربر اجازه می دهد قطر تیر را تغییر دهد. این ممکن است به ویژه برای برخی از کاربردها مانند جوشکاری یا تبخیر که در آن پروژه های مختلف نیاز به استفاده از نواحی تیر با اندازه های مختلف دارند، مهم باشد.

قابلیت جابجایی محدوده فرکانس های جارو پرتویی است که می توان تفنگ الکترونی را روی آن تنظیم کرد. برنامه های کاربردی تصویربرداری، با تغییر فرکانس ولتاژ جاروبرقی افقی، می توان تعداد چرخه های شکل موج مشاهده شده را تغییر داد.

سادگی جایگزینی فیلامنت و امیتر می تواند برای جایگزینی دست و پا گیر یا وقت گیر قطعات محصول راحت باشد.

برنامه های کاربردی

تفنگ‌های پرتوی یونی و تفنگ‌های پرتو الکترونی در بسیاری از کاربردها از جمله لوله‌های پرتوی کاتدی، تبخیر، میکروسکوپ‌های الکترونی، جوشکاری، حفاری، ذوب، طیف‌سنجی جرمی یونی ثانویه و برای استریل کردن تجهیزات پزشکی استفاده می‌شوند. تفنگ‌ها و لوازم جانبی پرتو یونی و الکترونی نیز برای اندازه‌گیری مقطع برخورد الکترون، سرعت ذرات سنگین و میدان‌های الکتریکی استفاده می‌شوند.

منبع

globalspec