引出窗支撑结构及其应用方法与流程

1.本发明涉及一种电子加速器领域。更具体地说，本发明涉及一种用在产生电子束情况下使用的引出窗支撑结构及其应用方法。


背景技术：

2.电子加速器引出窗采用金属薄膜隔离高真空和大气，通常采用钛膜或钛合金膜。选择50um及以上厚度的窗膜时，可以不用支撑铜板和支撑格栅进行支撑，窗膜在大气压力下自然弯曲成弧形，窗膜被拉升形变，不会形成皱褶。为了减少电子束经过窗膜时的能量损失，越来越多地使用更薄的窗膜，由于薄窗膜的强度较差，需要用支撑铜板和支撑格栅进行支撑和冷却，以免窗膜损坏。
3.现有技术中，也有对窗板的结构进行设计，如专利公开号为cn207589258u的《一种电子加速器水冷格栅结构》，专利公开号为cn208063543u的《电子加速器钛箔支撑法兰结构》，以及专利公开号为cn206948700u的《低能电子加速器用束流引出窗》；在这三种结构下，窗膜在系统抽真空时，都会变成一个平面紧贴在支撑铜板和支撑格栅表面，以满足薄窗膜的支撑和冷却需要，而三者都存在的问题在于，通常情况下金属窗膜是由金属板材反复压制而成，故而受机械加工的原因，窗膜不可能是一个理想平面，故而在抽真空时，窗膜会在大气压力下出现皱褶，因皱褶处应力集中，散热差，成为设备中的薄弱点，发生泄露或损坏的几率变大，严重影响窗膜的使用寿命，急需找到解决方案。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
5.本发明还有一个目的是提供一种引出窗支撑结构，其能够通过在支撑铜板上增加下沉台阶，给窗膜一个发生拉伸形变的空间，使窗膜在支撑铜板的下沉台阶部位发生强制拉伸变形，避免皱褶的出现，延长了窗膜使用寿命。
6.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种引出窗支撑结构，包括：
7.支撑铜板，其上设置有至少一组支撑格栅，且各组支撑格栅在空间上分别构成电子束的引出窗口；
8.与各组支撑格栅相配合的窗膜；
9.其中，所述支撑铜板在与各支撑格栅相配合的位置上，设置有使各组支撑格栅在空间上分别呈下沉状的第一台阶。
10.优选的是，包括：
11.支撑铜板，其上设置有至少一组支撑格栅，且各组支撑格栅在空间上分别构成电子束的引出窗口；
12.与各组支撑格栅相配合的窗膜；
13.其中，所述支撑铜板上设置有使各组支撑格栅在支撑铜板上呈整体下沉的第二台
阶。
14.优选的是，所述第一台阶或第二台阶被配置为直角台阶、弧形台阶、斜面台阶中的任意一种，且所述第一台阶或第二台阶的转角被配置为具有圆弧过渡；
15.其中，所述圆弧的半径被控制在1-15mm之间。
16.优选的是，所述第一台阶或第二台阶的下沉高度被配置为1-3mm之间；
17.其中，所述第一台阶或第二台阶的下沉高度与窗膜的平整度呈反相关，与窗膜的宽度呈正相关。
18.优选的是，所述第一台阶或第二台阶在与支撑格栅之间设置有平台过渡；
19.其中，所述平台过渡的宽度被配置在1-15mm之间。
20.优选的是，在支撑铜板上的引出窗口大于两个时，各引出窗口的两侧都设置有相配合的冷却水通道。
21.优选的是，所述窗膜的材质被配置为采用钛或者钛合金，且所述窗膜的厚度配置在6～40um之间。
22.优选的是，所述支撑格栅被配置为在空间上呈弧形或s型的弯曲格栅；
23.其中，所述弯曲格栅的弧形顶点到弯曲格栅端部两点连线之间的距离被配置为1mm～5mm。
24.优选的是，所述弯曲格栅的厚度被配置为0.3mm～3mm，长度被配置为30～100mm，高度被配置为2～30mm；
25.所述弯曲格栅的中部设置有加强筋。
26.一种引出窗支撑结构的应用方法，包括：
27.在所述支撑铜板与支撑格栅表面相配合的位置上平铺窗膜；
28.在支撑格栅一侧抽真空，以在支撑格栅的两侧分别形成真空侧以及对应的大气侧；
29.在抽真空过程中，大气侧的压力将窗膜压向支撑铜板以及支撑格栅表面，以使窗膜在第一台阶或第二台阶部位发生拉伸变形，进而将窗膜原有不平整部分进行强制拉伸整形，使窗膜平整地紧贴在支撑铜板和支撑格栅上。
30.本发明至少包括以下有益效果：其一，本发明通过利用在支撑铜板上增加下沉台阶的方式，给窗膜一个发生拉伸形变的空间，以在抽真空时，在大气压力下窗膜在支撑铜板的下沉台阶部位发生强制拉伸变形，不平整部分被吸收消除，形成无皱褶平整密封状态，消除了皱褶可能发生真空泄露的隐患，延长了窗膜的使用寿命。
31.其二，本发明在有两个及多个引出窗并排时，可以每一个引出窗周围设置一个下沉台阶，也可以两个或者多个引出窗共用一个大范围下沉台阶，以适应不同的使用以及安装需要，具有更好的适应性。
32.其三，本发明的引出窗支撑结构应用方法，其在窗膜的装配过程中通过支撑铜板上设置的台阶，能有效防止膜产生皱褶，形成无皱褶平整密封状态，有效延长了窗膜的使用寿命。
33.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
34.图1为本发明的一个实施例中引出窗支撑结构的俯视结构示意图；
35.图2为图1的侧视结构示意图；
36.图3为图2的局部放大结构示意图；
37.图4为双引出窗的窗板俯视结构示意图；
38.图5为图4的侧面结构示意图；
39.图6为双引出窗的窗板俯视结构示意图；
40.图7为图6的侧面结构示意图；
41.图8为本发明的另一个实施例引出窗支撑结构中弧形支撑格栅的俯视结构示意图；
42.图9为图8的侧面结构示意图
43.图10为本发明的另一个实施例引出窗支撑结构中s形支撑格栅的俯视结构示意图；
44.图11为图10设置了加强筋的俯视结构示意图；
45.图12为图8设置了加强筋的俯视结构示意图。
46.图13为图8设置成双窗结构的俯视结构示意图。
具体实施方式
47.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
48.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
49.需要说明的是，在本发明的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
50.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
51.图1、4示出了根据本发明的一种引出窗支撑结构实现形式，其中包括：
52.支撑铜板1，其可以设置铜制材料以制备得到，其上设置有至少一组支撑格栅，且各组支撑格栅在空间上分别构成电子束的引出窗口2，支撑铜板上每设置一组支撑格栅就会构成一个可供电子束通过的引出窗；
53.与各组支撑格栅相配合的窗膜3，其通常被配置为采用钛或钛合金薄膜，在这种结构下通过支撑格栅构成的引出窗，窗膜的跨度小，挤压性能好，窗膜不易破损；
54.其中，所述支撑铜板在与各支撑格栅相配合的位置上，设置有使各组支撑格栅在空间上分别呈下沉状的第一台阶4，在多引出窗或单引出窗的结构下，在每个引出窗的格栅
位置上分别设置对应的下沉台阶，即在支撑铜板内侧与各引出窗格栅相对应的位置上分别下沉一个台阶位，给窗膜在与各引出窗均生成一个发生拉伸形变的空间，抽真空时，在大气压力下，窗膜在支撑铜板的各下沉台阶部位均发生对应的强制拉伸变形，其不平整部分被吸收消除，形成无皱褶平整密封状态，消除了现有技术中因窗膜起皱，可能发生真空泄露的隐患，延长了窗膜的使用寿命。
55.如图6，一种引出窗支撑结构，包括：
56.支撑铜板1，其上设置有至少一组支撑格栅，且各组支撑格栅在空间上分别构成电子束的引出窗口2；
57.与各组支撑格栅相配合的窗膜3；
58.其中，所述支撑铜板上设置有使各组支撑格栅在支撑铜板上呈整体下沉的第二台阶5，在多引出窗或单引出窗的结构下，在引出窗的格栅位置上设置一个整体结构的下沉台阶，两个或者多个引出窗共用一个大范围下沉台阶，即在支撑铜板内侧下沉一个能包含所有引出窗的台阶位，给各窗膜生成一个统一的发生拉伸形变的空间，抽真空时，在大气压力下，窗膜在支撑铜板的下沉台阶部位发生强制拉伸变形，不平整部分被吸收消除，形成无皱褶平整密封状态，消除了现有技术中因窗膜皱褶不平整，可能发生真空泄露的隐患，延长了窗膜的使用寿命。
59.在另一种实例中，所述第一台阶或第二台阶被配置为直角台阶、弧形台阶、斜面台阶中的任意一种，各下沉台阶可根据实际需要，窗膜材质，窗膜厚度对其台阶样式进行选择，以使其具有更好的适应性和配合度，当然也可以根据需要选择除本方案中的其它结构形式，以达到本发明所宣称的目的；且所述第一台阶或第二台阶的转角被配置为具有圆弧过渡；
60.其中，所述圆弧的半径被控制在1-15mm之间，在这种方案中，下沉的台阶转角部位采用圆弧形过渡，避免尖角位置发生应力集中和起皱褶，损伤窗膜，作为优先的是其圆弧半径根据台阶的高度以及窗膜的厚度进行区别，控制在1mm～15mm的范围以内，进而保证其结构之间配合的适应度，以及窗膜表面的平整度。
61.在另一种实例中，所述第一台阶或第二台阶的下沉高度被配置为1-3mm之间；
62.其中，所述第一台阶或第二台阶的下沉高度与窗膜的平整度呈反相关，与窗膜的宽度呈正相关，在这种方案中，各下沉台阶的高度设置为1mm～3mm，这个区间包含1mm、3mm，而台阶的高度可根据窗膜的不平整程度和窗膜的宽度进行选择，在实际操作中窗膜的不平整度越差，下沉台阶的高度越高；窗膜的宽度越宽，下沉台阶高度越高，以使其在抽真空时，窗膜的形变余量与下沉台阶的高度相配合，进而窗膜表面的平整度满足要求。
63.在另一种实例中，所述第一台阶或第二台阶在与支撑格栅之间设置有平台过渡，是将下沉台阶与支撑格栅之间做一个平台过渡；
64.其中，所述平台过渡的宽度被配置在1-15mm之间，通过在各下沉的台阶与支撑格栅(引出窗)之间设置一个平台进行过渡，进而保证窗膜与支撑铜板、引出窗表面复合的平整度。
65.如图13，在另一种实例中，在支撑铜板上的引出窗口大于两个时，各引出窗口的两侧都设置有相配合的冷却水通道，即当支撑铜板上具有两个或多个引出窗并排时，各引出窗的两侧都有冷却水通道，对支撑铜板、支撑格栅和窗膜进行冷却，在这种结构下的冷却水
通道可以设置成蛇形弯曲结构，以使每一个引出窗口的两侧都有流通的冷却水对其进行冷却，也可以设置成其它能对引出窗两侧均进行冷却的功能结构形式。
66.在另一种实例中，所述窗膜的材质被配置为采用钛或者钛合金，且所述窗膜的厚度配置在6～40um之间，本方案中采用的钛或钛合金制备窗膜，只是一种满足设备性能需要的优选方式，也可以采用其它能满足设备性能指标的其它材质进行适应性替换，其厚度是根据设备性能需要进行选择。
67.如图2-13，在另一种实例中，所述支撑格栅被配置为在空间上呈弧形或s型的弯曲格栅，在真空侧抽真空时，大气压力将窗膜紧压在支撑铜板1和弯曲格栅2上，弯曲格栅2按照原有的弯曲方向继续发生轻微形变，不会产生不可控的随机变形，保持弯曲格栅2之间的间距恒定不变；
68.其中，所述弯曲格栅的弧形顶点到弯曲格栅端部两点连线之间的距离被配置为1mm～5mm，在这种方案中将电子束引出窗支撑格栅制作成弯曲结构，控制支撑格栅在大气压力下的变形方向，保证支撑格栅在压力下变形方向一致，格栅间距保持不变，防止出现直线形格栅结构存在的随机形变造成的局部间距过大，局部应力增大和局部温升增加的问题，延长了窗膜的使用寿命，弯曲支撑结构增强了支撑格栅的抗压强度，采用弯曲格栅结构，将支撑格栅加工成弧形或者s型，在不减少占空比的前提下，解决了支撑格栅随机形变产生的隐患，同时增强了格栅的抗压性能，延长了窗膜和格栅的使用寿命；
69.而弯曲格栅2的厚度可以在直线形格栅厚度的基础上，进一步减薄，提高占空比，提高电子束引出效率；
70.更进一步的支撑铜板1内部还可以设置有冷却水管道6对支撑铜板1、弯曲格栅2和窗膜3进行冷却；所述弯曲格栅2可以两组或多组并排构成两个或者多个引出窗，引出电子束成倍增加，每组弯曲格栅两侧都设计有冷却水管道。
71.如图11-12，在另一种实例中，所述弯曲格栅的厚度被配置为0.3mm～3mm，长度被配置为30～100mm，高度被配置为2～30mm，采用弯曲格栅的结构形式，使得其相对于现的直线形格栅来说，其各性能指标的选择性更宽，可以适应不同的工作环境，满足不同的工作参数，适应性更好，即其厚度可以在直线形格栅厚度的基础上，进一步减薄，提高占空比，提高电子束引出效率；
72.所述弯曲格栅的中部设置有加强筋7，弯曲格栅2的中部通过加筋连接，进一步增强弯曲格栅2的抗压性能，而在并排的引出窗口之间设置相配合的冷却水通道，可以在保证弯曲格栅强度的同时，对格栅、窗膜进行冷却，保证其工作稳定性和使用寿命。
73.一种引出窗支撑结构的应用方法，包括：
74.在所述支撑铜板与支撑格栅表面相配合的位置上平铺窗膜；
75.在支撑格栅一侧抽真空，以在支撑格栅的两侧分别形成真空侧以及对应的大气侧；
76.在抽真空过程中，大气侧的压力将窗膜压向支撑铜板以及支撑格栅表面，以使窗膜在第一台阶或第二台阶部位发生拉伸变形，进而将窗膜原有不平整部分进行强制拉伸整形，使窗膜平整地紧贴在支撑铜板和支撑格栅上，采用这种引出窗支撑结构在装配窗膜时，通过利用在支撑铜板上增加下沉台阶的方式，给窗膜一个发生拉伸形变的空间，以在抽真空时，在大气压力下窗膜在支撑铜板的下沉台阶部位发生强制拉伸变形，不平整部分被吸
收消除，形成无皱褶平整密封状态，消除了皱褶可能发生真空泄露的隐患，延长了窗膜的使用寿命。
77.以上方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
78.这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
79.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。