扫描式加速器帘式加速器是两种常见的设备,但它们各自的特点和优势有较大的区别,这也造成他们的应用领域截然不同。在欧美这些电子束固化应用起步较早的地域,他们清一色都是选用帘式加速器,这其中的缘由又是什么呢?

首先,我们需要了解两种结构和原理上的区别:

  • 扫描式加速器利用高压电场加速电子,随后通过磁场控制将电子束高频扫描到加工表面。这种加速器的设计旨在将电子集中于一点进行处理。

  • 与之不同,帘式加速器仅使用电场进行加速,电子束在整个加工面上均匀分布。帘式加速器在均匀性和穿透深度控制方面显然优于扫描式加速器。

尽管扫描式加速器在某些领域表现出色,但在EB固化应用中却存在几个明显缺陷~

** 缺陷一:能量控制不精准,穿透深度难以稳定 **

扫描式加速器通常设计为中能加速器,工作电压在0.3 MeV至3 MeV之间。若强行将电压降低至100 KeV至200 KeV(即适宜工况的1/10量程),能量控制的精度将显著下降。这种电压波动导致的穿透深度不稳定,可能对基材造成损伤,例如发黄或结构破坏等不良影响。

** 缺陷二:束流均匀性差 **

说到这一点,就不得不提加速器的内部结构,由于电子加速器内部都是高真空状态,因此需要一张很薄的钛膜将内部与加工区域的大气环境隔开,为了支撑钛膜还需要一块较厚的镂空铜板,电子通过铜窗上的格栅孔然后击穿钛膜就能轰击到加工面上了。

由于铜窗具备一定的厚度,扫描式加速器的束流在边缘格栅孔更容易轰击到内壁而损失掉,这样造成在边缘引出的电子要明显少于中间区域,这就是导致其束流均匀性较差的原因。相较之下,多阴极帘式加速器有多根灯丝,每根灯丝只都是对自己的正下方引出,所以束流均匀性可达±8%。其采用的多阴极结构确保了在连续长时间工作的情况下,束流依然保持稳定。

** 缺陷三:束流小,加工能力有限 **

扫描式加速器的束流通常为100ma/m,即1.3米的幅宽就是130ma的束流。这主要是由于束流在铜窗厚度的原因造成边缘损失更多,因而温度也更高。如果加大电流会造成温差加大,导致铜窗变形的风险大大增加。而帘式加速器能够轻松实现大束流,例如易必固的帘式加速器可达到600 mA,相当于扫描式加速器的四倍以上的加工能力。

总结

扫描式加速器适合高电压、低束流的应用,但在对穿透深度和束流均匀性要求较高的电子束固化应用中,帘式加速器显然更具优势。帘式加速器不仅适合低电压和大束流的环境,其小型化、易于集成的设计更适合工业生产。在电子束固化技术成熟的美国和欧洲,几乎所有的设备均采用帘式加速器。

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