[发明专利]一种冷阴极电子枪控制系统和控制方法

说明书

本发明涉及一种冷阴极电子枪控制系统和控制方法，该系统包括控制器，与控制器连接的输入端、氢气控制器、氧气控制器、上聚焦端、下聚焦端、X扫描端和Y扫描端，通过控制器控制氢气控制器、氧气控制器、上聚焦端、下聚焦端、X扫描端和Y扫描端，使得原料熔化为液态。本发明采用冷阴极电子枪，电路结构简单，故障少，成本低，各部件接口模块化设计，易于更换维护，软硬件人性化设计，对操作人员水平的要求低，可以满足连续工业化的难熔金属冶炼和提纯。

技术领域

本发明涉及一种控制系统，尤其是一种冷阴极电子枪控制系统，还涉及其控制方法，属冶炼领域。

背景技术

电子枪发射出来的高能电子束，将动能转化成热能来进行金属熔炼的技术广泛应用于昂贵难熔的金属冶炼和提纯。

电子枪主要以热枪为主。热阴极枪的阴极采用钨丝结构，工作过程中电子枪阴极需要加热到2000℃以上，以加快电子的逸出，因此能耗高。

冷阴极枪的阴极采用铝块结构，工作时不需对电子枪阴极加热，只须通入氢气和氧气。热枪由于多出来了灯丝、加速阳级，因此控制电路复杂、能耗高、造价高、难以控制，难以满足连续工业化的难熔金属冶炼和提纯。为了更好的控制冷阴极电子枪，有必要提出新的控制系统和控制方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明一种冷阴极电子枪控制系统和控制方法。本发明的技术方案具体如下：

一种冷阴极电子枪控制系统，包括控制器，与控制器连接的输入端、氢气控制器、氧气控制器、上聚焦端、下聚焦端、X扫描端和Y扫描端，通过控制器控制氢气控制器、氧气控制器、上聚焦端、下聚焦端、X扫描端和Y扫描端，使得原料熔化为液态。

进一步地，该系统还包括正负28伏电源，为系统提供正负两种电压电源。

进一步地，控制器、氢气控制器、氧气控制器通过RS485总线连接在一起。

进一步地，控制器、上聚焦端、下聚焦端、X扫描端、Y扫描端通过自定义信号线连接。

进一步地，控制器设置有3个扫描内存，装载有3个不同图形参数，3个图形区域的大小、位置、扫描时间片各自单独设置，不影响其它扫描图形。

进一步地，控制器具有4组故障检测信号，实时检测扫描板、聚焦板、气体板的电源和I/O信号故障。

本发明还涉及的基于上述系统的控制方法，包括如下步骤：

第一步、启动正负28伏电源；

第二步、关断气体：调节氢气控制器、氧气控制器输出值均为4ma；

第三步、启动30kV高压电源；

第四步、将氢气控制器的输出值缓慢从4ma调节到7ma，观察高压电源的电压和电流是否稳定，如果稳定继续调大氢气流量，直到炉内枪对应位置出现电子束的红斑；

第五步、调节聚焦：调节上聚焦输出值为0.5A；在0.4-0.5A范围内缓慢调节下聚焦，使得电子束红斑尽可能小；

第六步、调电子束位置：调节X扫描端和Y扫描端移旋钮，使得电子束红斑位于原料正中心位置；缓慢调大氢气流量，使得枪高压电流到1A；

第七步、装载扫描图形：通过输入端装入冷阴极电子枪的P1图形，调节X和Y缩放旋钮，从而调整P1图形的大小至合适；操作上位软件，装入冷阴极电子枪的P2图形，调节X和Y缩放旋钮，调整P2图形的大小至合适；操作输入端装入冷阴极电子枪的P3图形，调节X和Y缩放旋钮，调整P3图形的大小至合适；设置三个扫描图形的时间分别为500毫秒、200毫秒、100毫秒；

第八步、熔炼金属：缓慢调大氢气流量，使得枪高压电流高于6A；缓慢调大氧气流量输出值为6ma；原料开始熔化成为液态，电子枪进入正常冶炼状态。