电子枪技术及零部件

电子枪（束）加热蒸发源分为三种形式：直式、环式以及E型。E型是目前国内外使用最广泛的一种蒸发源。直式、环式的有一些不足也做一些简单介绍：

直式、环式电子束蒸发材料时会产生二次电子，蒸发出来的原子会电离而生成带正电离子，这些离子沿电子飞行轨道相反方向运动。蒸发物蒸汽密度的分布不但与蒸发物和蒸发源的几何形状有关，也会因电场的作用而改变膜层的均匀性，一些负电子也会影响到产品质量。

磁偏转电子束蒸发源就是克服了直式、环式的缺点，这种蒸发源发射出来的电子，在磁场作用下其轨道偏转一角度270°，这也就是E形电子束蒸发源的发展历史。

再来介绍一下E型电子枪：

原理：E型电子枪，由枪头、偏转磁场、励磁线圈和水冷坩埚几部分组成。枪头部分包括灯丝、控制极也就是控制灯丝聚束极（阴极）、控制聚束极（阳极）、偏转磁场极、前后对称两磁铁（工业纯铁DT4c）组成.

电子枪相当于一个等效真空二极管：

(1).灯丝发出具有一定热初速的电子，在阳极正电压的条件下，电子在电场作用下被加速，使其最终以J=6*10^3 √V米/秒的运动速度穿过阳极孔；

(2).电子穿过阳极孔后，进入纯磁场空间，如果两块磁靴是相互对称的足够大的平行平板所构成，由偏转线圈中的电流，在两磁极中产生均匀磁场（空间任何一点的磁场强度为H=4πNI/S），线圈电流产生磁场方向，用右手螺旋定则判断：

方法：右手握住线圈，四指是电流方向，大拇指是磁力线方向，电子运动形成电流（电流方向为电子运动的反方向），由于电子运动方向与磁场方向相互垂直，这时运动的电荷在磁场中受力，受力的方向由左手定则判断。

方法：左手握住线圈，四指是电流方向，大拇指指向磁力线方向，电子运动轨迹是R=3.36√V/B的弧线，从方程看出，对于一定电场V（亦既对于具有一定速度U的电子），只要给定一个与他相对磁场强度B，便可以维持B为定值，这样就能使电子束无误打在坩埚中蒸发物的表面上。

同样由于磁场空间足够的大，使得从坩埚中反弹出来的反射电子和二次以上的高能辐射电子，也受到磁场的作用而偏转，最后被收集极所吸收，而被高能电子所激发出来的离子则沿反方向偏转，从而达到吸收高能电子的目的。

注意：线圈电流方向接反，磁场则反，受力向下电子运动轨迹反转，就找不到束斑，一旦不注意会出现设备事故。

(3).由于大量电子发射，电子带负电荷，同性相斥，电子束处于空间电荷限制下就要发散，因此增加一个控制极（起静电聚焦作用），使电子束汇聚，集中火力将电能转变为动能，动能变热能蒸发膜料。

在实际的使用E型电子枪中，总结了几点建议：

一、E型电子枪TU1铜坩埚处理方法

1、用细砂纸打磨干净，光洁度▽3.2；

2、用稀酸擦洗；

3、用丙酮、无水乙醇擦洗。

二、石墨坩埚衬加工及后期处理方案

1、石墨坩埚衬套技术要求

石墨光谱要纯；
结构细密均匀；
无裂纹及沙眼；
加工时不得使用冷却液；
加工用的工具要干净。

2、加工后处理方法

氢氧化钠溶液煮沸；
水冲洗干净；
再浸入硝酸溶液中浸数分钟；
用蒸馏水冲洗干净及煮沸；
经150℃-200℃烘干；
在高真空下通电加热除气冷却后方可使用。

三、E型电子枪冷却系统供水问题

E型电子枪均放置在散热条件差的真空环境中，因此加大电子枪水冷传导效果和加大枪体热容量是十分必要的。电子枪用来蒸镀钨、钼、金、铜、铝等高熔点或者热传导性能差的低熔点材料，对枪体冷却的设计和使用就更加突出。电子枪水冷主要冷却坩埚，散射电子吸收集及磁极，所以需要单独进水和出水。5Kw以下水流量5~6升/min，水管内径Φ5mm~Φ6mm，10Kw水流量，10-12升/min，水管内径Φ8mm~Φ10mm，功率每升1Kw增加水流量0.8~1升/min。

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