高能束流的控制read復(fù)習(xí)進(jìn)程

1、高能束流的控制Read一 激光束流強(qiáng)度與軌跡控制 將受激活的工作物質(zhì)放在兩端有反射鏡的光學(xué)諧振腔中，并提供外界輻射（光泵），如氙燈、氪燈或輝光放電等，則受激輻射將不斷產(chǎn)生激光光子。其中運(yùn)動(dòng)方向與光腔不一致的光子從側(cè)面逸出并轉(zhuǎn)換為熱能；運(yùn)動(dòng)方向與光腔軸線一致的光子被兩面反射鏡不斷反射，這些光子穿過(guò)受激發(fā)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的工作物質(zhì)時(shí)，將引發(fā)粒子產(chǎn)生受激輻射光，使沿光腔軸方向的光子數(shù)不斷迅速增多，當(dāng)此光強(qiáng)增大到超過(guò)光腔的光損耗閾值時(shí)，部分光子將從有部分反射作用的窗口，透射出一束高光子兼并度的激光。此激光束經(jīng)反射鏡的折射變向及透鏡的聚焦即可在工件上形成照射斑。其原理見圖示激光束加工裝置原理圖由于激光束流

2、是以斑點(diǎn)形式照射在工件上，因此，加工工藝的質(zhì)量與束斑的強(qiáng)度（功率）、形狀及軌跡相關(guān)。 光斑的強(qiáng)度控制主要是靠調(diào)節(jié)激光電源的功率來(lái)完成；由于激光電源為直流或脈沖形式，帶有變壓、整流環(huán)節(jié)；當(dāng)其功率較小時(shí)，可采用上節(jié)所述的移相調(diào)功方法對(duì)激光電源的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果激光功率較大，其電源采用磁調(diào)變壓器，可對(duì)磁調(diào)環(huán)節(jié)的進(jìn)行移相調(diào)壓，同樣可以完成對(duì)激光斑強(qiáng)度的調(diào)節(jié)。 由于電源功率的階躍變化較激光輸出有一定的遲延，因此，光斑強(qiáng)度調(diào)節(jié)的頻率不宜太高。對(duì)于需要光強(qiáng)突然變化的要求，需用鎢塊遮擋方法；鎢塊的遮擋動(dòng)作控制屬于位式控制，計(jì)算機(jī)的控制輸出參見上述的I/O 隔離、驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)。激光束掃描軌跡控制方法示意二 電子束

3、流強(qiáng)度與軌跡控制電子具有微粒性，同時(shí)也具有波動(dòng)性。由此，它和可見光是相同的，這就使得電子束可望成為新的加熱光源。m0是電子靜態(tài)時(shí)的質(zhì)量；v是電子運(yùn)動(dòng)速度，此運(yùn)動(dòng)速度可表示為： v= 式中e是電子所帶的電荷；UB為加速電壓；兩者的積eUB稱之電子束的動(dòng)能。 0BmeU2電子束發(fā)生、控制裝置原理圖電子束的動(dòng)能及其斑點(diǎn)軌跡控制 由以上介紹的動(dòng)能概念eUB可知，其中熱電子e數(shù)量取決于燈絲的溫度和表面積：受到熱激勵(lì)，陰極材料中Fermi能極處的電子有可能克服功函數(shù)W的作用而逸出進(jìn)入真空區(qū)。根據(jù)Richardson定律，熱發(fā)射電流密度為 J0=AT2exp（ ） 式中A是與材料相關(guān)的系數(shù)，T是陰極溫度，e

4、W是陰極材料的逸出功，k是Boltzmann常數(shù)。由此可知，當(dāng)燈絲的材料與形狀確定后，電子束的動(dòng)能與燈絲電壓UD及加速電壓UB呈正向關(guān)系。兩種電壓的調(diào)節(jié)及其計(jì)算機(jī)控制方法可參見前面一節(jié)所述。 KTew斑點(diǎn)軌跡，前面所述的激光可以由光學(xué)透鏡及折射鏡完成。本節(jié)介紹的電子束，卻需靠靜電場(chǎng)（透鏡），磁場(chǎng)（透鏡）及偏轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)的作用。 磁偏轉(zhuǎn)器對(duì)于大偏轉(zhuǎn)角的情況，常用一對(duì)鞍形帶屏蔽環(huán)的空心線圈，如圖所示。由于線圈端部對(duì)偏轉(zhuǎn)作用很弱，因此，將其端部導(dǎo)線向外翻卷成鞍狀，這種偏轉(zhuǎn)器可以在很大的偏轉(zhuǎn)角下工作，并能保持良好的線性。對(duì)偏轉(zhuǎn)線圈（X，Y掃描）的控制線圈電壓與束流軌跡控制硬件框圖三 離子束的控制 由于離子

5、束是帶正電的粒子，某些方面的性質(zhì)類似電子，因此可以用電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的作用使其聚焦或偏轉(zhuǎn)。離子束的選分系統(tǒng)也是利用其在磁力作用下離心旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 離子束的產(chǎn)生過(guò)程：將選定的某種元素的原子在離子源中電離成離子。后經(jīng)引出電極，進(jìn)入加速系統(tǒng)，在加速電壓V的作用下，使每個(gè)離子具有qV的能量，q為離子的電荷。三束的強(qiáng)度控制偶合變壓器的機(jī)械式控制 原理簡(jiǎn)單，接觸磨損，不宜頻繁調(diào)節(jié)；可控硅調(diào)功 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，污染電網(wǎng)，功率受限；磁調(diào)變壓器 設(shè)計(jì)先進(jìn)，可控性好，成本較高。四 束流加工中的工件位移控制 直線電機(jī) 直線電（動(dòng)）機(jī)是將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能、而不需要任何轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置。直線電機(jī)(b)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)(a)結(jié)構(gòu)原理對(duì)比示意圖如下。兩套直線電機(jī)，可組合出平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)五 束斑與工件間介質(zhì)的控制流體壓力、流量及質(zhì)量控制 流體信號(hào)采集的傳感、變送及A/D見測(cè)控仿真課的第三講；控制環(huán)節(jié)見測(cè)控仿真課的第九講-。 介質(zhì)（環(huán)境）即斑點(diǎn)處的氣氛，可參照化學(xué)熱處理的測(cè)控方法。 介質(zhì)（環(huán)境）還包括“三束”工作室內(nèi)的“壓力”（真空度）狀態(tài)。 粉體材料（給粉）控制-刮盤式，螺旋式-靠驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制；振動(dòng)