Электронно-лучевая обработка

Электронно-лучевая обработка (англ. electron-beam processing) — широкий спектр процессов (технологий), при которых для технологических целей используют остросфокусированный пучок электронов, движущихся с большой скоростью.

Виды электронно-лучевой обработки

Различают термическую и нетермическую обработку.

К термическим процессам относятся: плавление, сварка, термообработка ограниченных зон, сверление, микрофрезерование, переплав поверхностных слоев, гравировка, пайка, напыление. К нетермическим процессам принадлежат: стерилизация и активация поверхностей материалов, запись информации (в том числе голограмм), электронная литография, производство многослойных структур.

Применение

Электронно-лучевым плавлением получают особо чистые металлы и сплавы; испарением металлических и неметаллических материалов (окислов, карбидов, боридов) с дальнейшей раздельной или совместной конденсацией получают покрытия различного назначения (декоративные или с определенными физико-химическими свойствами). Электронно-лучевая термообработка (например, отжиг) придает материалам нужную структуру; размерная обработка (например, высокоточное сверление или фрезерование) — заданной формы и размеров. В качестве источников электронных пучков используют специальные генераторы — электронно-лучевые пушки, являющиеся составной частью электронно-технологических установок (или электронно-лучевых печей в случае плавления материалов). Электроны излучаются при нагревании катода (из вольфрама, тантала) и ускоряются в высоковольтном электрическом поле между анодом и катодом. Известны две принципиально различные системы электронных плавильных пушек: без ускоряющего анода (с кольцевым катодом из вольфрамового провода; как анод используют металл, который расплавляется) и с анодами различного типа.

Электронно-лучевые технологии применяют в металлургии, машиностроении, радиоэлектронике и т. п.

Историческая справка

Значительный вклад в открытие и изучение энергетических эффектов электронного луча сделали английские ученые В. Гроувс (нагрев металлов ускоренным магнитным полем пучков электронов, 1852), В. Крукс (перенос лучами энергии и импульсов, плавления платинового анода, 1879), Дж.-Дж. Томсон (открытие потока электронов магнитным полем, 1897), американский физик Г.-Е. Милликен (точное определение зарядов электронов, 1905).

В 1905 году Пирани впервые использовал поток электронов в вакууме для выплавки металлов, но быстрое развитие электронно-лучевой обработки стало возможно лишь после того, как пучок электронов сфокусировали. Этого добились Арденне и Рюле в 1934 году. Практическое внедрение в промышленность началось с 1960-х годов. С 1970-х годов началось массовое применение не термических процессов.

Литература

• Аброян И. А., Андронов А. Н., Титов А. И. Физические основы электронной и ионной технологии. М., 1984.
• Удмуртская республика : энциклопедия / гл. ред. В. В. Туганаев. — Ижевск : Удмуртия, 2000. — 800 с. — 20 000 экз. — ISBN 5-7659-0732-6.
• Мовчан Б. А., Тихоновский А. Л., Курапов Ю. А. Электроннолучевая плавка и рафинирование металлов и сплавов. — К.: Наукова думка, 1973. — 238 с.
• Патон Б. Е., Тригуб Н. П., Ахонин С. В. Электронно-лучевая плавка тугоплавких и высокореакционных металлов. — К.: Наук. думка, 2008. — 312 с.