电子束与离子束加工课件.ppt
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1、太空中看到的南北极光,极光弧,极光带,极光片,极光幔,极光芒,电视机成像原理,电视机成像原理电视显象管 电子束 电视屏幕 图像,电视显像管用电子束击中涂有发光物质的电视屏幕,显示出图像,磁层将太阳风粒子流 汇聚成束,聚焦到极区 大气中, 激发大气中分 子和原子,形成极光,极光显示原理 磁层 太阳风粒子流 极区大气 极光,阴极射线管(CRT)组成包括电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统、荧光屏工作原理电子枪发射电子束经过聚焦系统、加速电极、偏转系统轰击到荧光屏的不同部位被其内表面的荧光物质吸收发光产生可见的图形结构,电子枪,电灯丝的组成阴极由灯丝加热发出电子束控制栅加上负电压后,能够控制通过其中
2、小孔的带负电的电子束的强弱通过调节负电压高低来控制电子数量即控制荧光屏上相应点的亮度,聚焦系统通过电场和磁场控制电子束变细,保证亮点足够小,提高分辩率,加速电极 加正的高压电(几万伏) 使电子束高速运动,控制静电场或磁场,使电子束产生偏转,最大偏转角是衡量系统性能的最重要的指标,显示器长短与此有关。,偏转系统,荧光屏,荧光物质:吸收电子束而发光余辉时间:持续发光时间,电子束离开某点后,该点的亮度值衰减到初始值刷新(Refresh):为了让荧光物质保持一个稳定的亮度值刷新频率:每秒钟重绘屏幕的次数像素(Pixel):构成屏幕(图像)的最小元素分辨率(Resolution):CRT在水平或竖直方向
3、单位长度上能识别的最大像素个数 单位通常为dpi(dots per inch)。 在假定屏幕尺寸一定的情况下,也可用整个屏幕所能容纳的像素个数描述 如640*480,800*600,1024*768,1280*1024等等,某种CRT产生稳定图像所需要的最小刷新频率=1秒/荧光物质的持续发光时间(例如)=1000/40=25Hz,彩色CRT渗透型常用于随机扫描显示器射线穿透法多枪型常用于光栅扫描显示器影孔板法,彩色阴极射线管,射线穿透法(beam penetration)原理:两层荧光涂层,红色光和绿色光两种发光物质,不同速度电子束穿透荧光层的深浅,决定所产生的颜色,应用:主要用于画线显示器优
4、点:成本低缺点:只能产生有限几种颜色,影孔板法原理:影孔板被安装在荧光屏的内表面,用于精确定位像素的位置,荫罩式(点状)影孔板工作原理红、绿、兰三基色三色荧光点(很小并充分靠近-像素)三支电子枪,电子枪、影孔板中的一个小孔和荧光点呈一直线每个小孔与一个像素(即三个荧光点)对应,16,第6章 电子束与离子束加工技术,6.1 电子束加工1. 加工原理电子束加工是利用高速电子的冲击动能来加工工件的,如图7-20所示。在真空条件下,将具有很高速度和能量的电子束聚焦到被加工材料上,电子的动能绝大部分转变为热能,使材料局部瞬时熔融、汽化蒸发而去除。,图6-20 电子束加工原理,控制电子束能量密度的大小和能
5、量注入时间,就可以达到不同的加工目的。如只使材料局部加热就可进行电子束热处理;使材料局部熔化就可以进行电子束焊接;提高电子束能量密度,使材料熔化和汽化,就可进行打孔、切割等加工;利用较低能量密度的电子束轰击高分子材料时产生化学变化的原理,即可进行电子束光刻加工。,2特点与应用电子束加工的特点如下:(1) 电子束能够极其微细地聚焦(可达l0.1 m),故可进行微细加工。(2) 加工材料的范围广。由于电子束能量密度高,可使任何材料瞬时熔化、汽化且机械力的作用极小,不易产生变形和应力,故能加工各种力学性能的导体、半导体和非导体材料。 (3) 加工在真空中进行,污染少,加工表面不易被氧化。(4) 电子
6、束加工需要整套的专用设备和真空系统,价格较贵,故在生产中受到一定程度的限制。,电子枪:发射高速电子流,进行初步聚焦,并使电子加速。它由电子发射阴极、控制栅极和加速阳极组成。 真空系统:真空泵和抽气装置,因为在真空下电子才能高速运动, 发射阴极不会在高温下被氧化, 同时也防止被加工表面和金属蒸汽氧化。开式真空系统。 控制系统:由聚焦装置、偏转装置和工作台位移装置等组成, 控制电子束的束径大小和方向,按照加工要求控制工作台在水平面上的两坐标位移。 电源系统:提供稳压电源、 各种控制电压及加速电压。,二、电子束加工装置,三、电子束加工应用,热型:利用电子束将材料的局部加热至熔化或气化点进行加工的,比
7、较适合打孔、切割槽缝、焊接及其他深结构的微细加工。非热型:利用电子束的化学效应进行刻蚀、大面积薄层等微细加工。,2022/11/26,23,电子束加工的应用范围,电子束打孔 加工玻璃、陶瓷、宝石等脆性材料时,需用电阻炉或电子束预热。 电子束焊接 化学成份纯净,热影响区小,高的机械强度 ,变形小,速度快. 电子束刻蚀 对半导体材料或陶瓷刻蚀微细沟槽和小孔 热处理 细晶光刻 爆光出任意图形,电子束加工常应用于加工微细小孔、异型孔(如图7-21所示)及特殊曲面。图7-22所示为电子束加工弯曲的型面。其原理为:电子束在磁场中受力,在工件内部弯曲,工件同时移动,即可加工曲面;随后改变磁场极性,即可加工曲
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