第六讲高能束流的控制

对偏转线圈（X，Y扫描）的控制 线圈电压与 束流轨迹
控制硬件 框图
三 离子束的控制
由于离子束是带正电的粒子，某些方面的性质类似电子，因此可以用电场力和磁场力的作用使其聚焦或偏 转。离子束的选分系统也是利用其在磁力作用下离心旋转来实现的。
离子束的产生过程：将选定的某种元素的原子在离子源中电离成离子。后经引出电极，进入加速系统，在 加速电压V的作用下，使每个离子具有qV的能量，q为离子的电荷。
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斑点轨迹，前面所述的激光可以由光学透镜及折射镜完成。本节介绍的电子束，却需靠静电场（透镜），磁场 （透镜）及偏转电磁场的作用。
磁偏转器 对于大偏转角的情况，常用一对鞍形 带屏蔽环的空心线圈，如图所示。 由于线圈端部对偏转作用很弱，因此， 将其端部导线向外翻卷成鞍状，这种 偏转器可以在很大的偏转角下工作， 并能保持良好的线性。
三束的强度控制
偶合变压器的机械式控制 原理简单，接触磨损，不宜频繁调节；
可控硅调功 结构简洁，污染电网，功率受限；
磁调变压器 设计先进，可控性好，成本较高。
四 束流加工中的工件位移控制
直线电机
直线电（动）机是将电能直接转换成直线运动机械能、而不需要任何转换机构的传动装置。直线电机(b)与旋 转电机(a)结构原理对比示意图如下。两套直线电机，可组合出平面运动机构
第六讲高能束流的控制
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主要内容
一 激光束流强度与轨迹控制 二 电子束流强度与轨迹控制 三 离子束的控制 四 束流加工中的工件位移控制 五 束斑与工件间介质的控制
？高能束斑可被看作是一刀具；分析以下加工与机械加工的特征关系：作用在一转动的面上；作用在一个面 上：沿一条线作用；
一 激光束流强度与轨迹控制 将受激活的工作物质放在两端有反射镜的光学谐振腔中，并提供外界辐射（光泵），如氙灯、氪灯或
激光束加工装置原理图
由于激光束流是以斑点形式照Βιβλιοθήκη Baidu在工件上，因此，加工工艺的质量与束斑的强度（功率）、形状及 轨迹相关。
光斑的强度控制主要是靠调节激光电源的功率来完成；由于激光电源为直流或脉冲形式，带有变压、整流环 节；当其功率较小时，可采用上节所述的移相调功方法对激光电源的功率进行调节。如果激光功率较大，其 电源采用磁调变压器，可对磁调环节的进行移相调压，同样可以完成对激光斑强度的调节。 由于电源功率的阶跃变化较激光输出有一定的迟延，因此，光斑强度调节的频率不宜太高。对于需要光强突 然变化的要求，需用钨块遮挡方法；钨块的遮挡动作控制属于位式控制，计算机的控制输出参见上述的I/O 隔离、驱动环节。
辉光放电等，则受激辐射将不断产生激光光子。其中运动方向与光腔不一致的光子从侧面逸出并转换为 热能；运动方向与光腔轴线一致的光子被两面反射镜不断反射，这些光子穿过受激发处于粒子数反转的 工作物质时，将引发粒子产生受激辐射光，使沿光腔轴方向的光子数不断迅速增多，当此光强增大到超 过光腔的光损耗阈值时，部分光子将从有部分反射作用的窗口，透射出一束高光子兼并度的激光。此激 光束经反射镜的折射变向及透镜的聚焦即可在工件上形成照射斑。其原理见图示
激光束扫描轨迹控制方法示意
二 电子束流强度与轨迹控制 电子具有微粒性，同时也具有波动性。由此，它和可见光是相同的，这就使得电子束可望成为新的加热光源。
m0是电子静态时的质量；v是电子运动速度，此运动速度可表示为： v=
式中e是电子所带的电荷；UB为加速电压；两者的积eUB称之电子束的动能。
2 eU B m0
电子束发生、 控制装置 原理图
电子束的动能及其斑点轨迹控制
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两维移动机构
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五 束斑与工件间介质的控制 流体压力、流量及质量控制
流体信号采集的传感、变送及A/D见测控仿真课的第三讲；控制环节见测控仿真课的第九讲---。 介质（环境）即斑点处的气氛，可参照化学热处理的测控方法。 介质（环境）还包括“三束”工作室内的“压力”（真空度）状态。 粉体材料（给粉）控制---刮盘式，螺旋式---靠驱动电机的转速控制；振动式控制其幅度和频率。