本發(fā)明涉及一種手持電子槍，屬于空間環(huán)境材料加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)深空探測(cè)、空間站、天基發(fā)射平臺(tái)等航天活動(dòng)的開展，對(duì)航天器的在軌建造于維修、組裝利用等服務(wù)提出了新的要求。國(guó)外研究證明，電子束技術(shù)是最適合在太空真空環(huán)境下使用的高效加工手段，可以用于切割、焊接、噴涂、增材制造等作業(yè)。

空間電子束焊接設(shè)備原理與地面用設(shè)備相同，但在結(jié)構(gòu)方面存在巨大差異。由于太空是天然的高真空環(huán)境，因此，空間用電子槍就可以做成開放式結(jié)構(gòu)，不用考慮電子發(fā)射時(shí)高真空環(huán)境獲得和密封。另外，在太空中，宇航員需要根據(jù)作業(yè)內(nèi)容，利用手工的方式進(jìn)行相關(guān)操作，因此，用于空間用的電子束加工設(shè)備需要滿足宇航員手持操作的特點(diǎn)，并考慮射線輻射、熱輻射等防護(hù)措施。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于空間在軌作業(yè)的便攜式手持電子槍，所述手持電子槍結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，小巧便攜，滿足空間環(huán)境下典型航天材料焊接、切割、噴涂等在軌作業(yè)的使用要求，便于宇航員操作和使用。

本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種用于空間在軌作業(yè)的便攜式手持電子槍，所述手持電子槍主要包括外置的聚焦線圈、電子槍殼體、操作手柄和包含在電子槍殼體內(nèi)部的電子槍芯；

其中，所述電子槍芯包括電纜接頭、陰極組件、拘束極和陽(yáng)極組件；

所述陰極組件由陰極坐和陰極組成；

所述陽(yáng)極組件主要由陽(yáng)極安裝法蘭和陽(yáng)極組成；

所述電纜接頭包括絕緣子控件和穿過其內(nèi)部的連接電極；

所述操作手柄操為中空結(jié)構(gòu)，配套電源的電纜的穿過所述操作手柄操與所述連接電極連接；

所述電子槍殼體的一端與陽(yáng)極安裝法蘭固接，另一端與所述操作手柄固接；所述絕緣子控件固接在所述電子槍殼體連接操作手柄一端的內(nèi)表面；所述陰極坐的一端端面與所述陰極固接，另一端與連接電極的正極和負(fù)極連接；所述拘束極固接在所述陰極坐上，并與所述連接電極的正極或負(fù)極連接，且所述陰極與所述拘束極之間形成等電位；所述陽(yáng)極和所述聚焦線圈分別固接在所述陽(yáng)極安裝法蘭的兩側(cè)，并所述陽(yáng)極與設(shè)備地線連接；所述陰極高壓電源接頭、聚焦線圈接頭和設(shè)備地線接頭的正、負(fù)極均分別與所述連接電極的正、負(fù)極連接；

所述陽(yáng)極組件、陰極組件和拘束極之間的同軸度小于等于0.05mm，所述陽(yáng)極距離陰極電子發(fā)射面的距離為1～2mm。

進(jìn)一步的，所述操作手柄上設(shè)有集成電子束操作的啟、停按鈕。

進(jìn)一步的，所述操作手柄上設(shè)有防護(hù)罩。

進(jìn)一步的，所述陰極坐分為第一陰極坐和第二陰極坐；所述第一陰極坐和第二陰極坐之間通過螺栓連接，并在其中間設(shè)有絕緣墊片。

進(jìn)一步的，所述連接電極為插拔式結(jié)構(gòu)，采用銅、鍍金導(dǎo)體或鍍銀導(dǎo)體制造。

進(jìn)一步的，所述連接電極采用螺帽和軸肩的方式固定在所述絕緣子控件的內(nèi)部。

進(jìn)一步的，所述操作手柄操左右對(duì)稱的中空結(jié)構(gòu)，其左右兩邊通過卡扣或螺栓方式連接。

進(jìn)一步的，所述陽(yáng)極和所述陽(yáng)極安裝法蘭的連接面之間設(shè)有調(diào)整墊塊。

進(jìn)一步的，所述拘束極的材質(zhì)為鎢或鉬，其上加工有散熱孔。

進(jìn)一步的，所述陽(yáng)極安裝法蘭和絕緣子控件均采用止口方式與所述電子槍殼體進(jìn)行裝配。

有益效果

(1)本發(fā)明所述手持電子槍通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)合空間環(huán)境使用的特點(diǎn)，研制了重量小于5Kg的手持式低壓電子束加工設(shè)備，可以用于宇航員在軌時(shí)的大型航天器構(gòu)建、在軌增材制造以及航天器在軌維修；所述手持電子槍解決我國(guó)在空間領(lǐng)域電子束加工設(shè)備缺乏的現(xiàn)狀，提高我國(guó)空間加工方面的自主創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)我國(guó)在軌制造及維護(hù)服務(wù)的未來需求。

(2)本發(fā)明所述手持電子槍期屬于低壓二級(jí)槍，功率為1Kw，發(fā)射電壓為10Kv，可以避免設(shè)備工作時(shí)X射線對(duì)人體的傷害。

(3)相較于傳統(tǒng)電子槍，本發(fā)明所述手持電子槍采用非密封結(jié)構(gòu)，減少了真空系統(tǒng)、合軸系統(tǒng)、觀察系統(tǒng)和掃描控制系統(tǒng)等部分，在不影響使用的前提下最大程度簡(jiǎn)化電子槍結(jié)構(gòu)，增大發(fā)射時(shí)有效載荷數(shù)量。

(4)本發(fā)明所述手持電子槍的通過設(shè)計(jì)手持操作把柄，可以滿足航天員在軌手動(dòng)操作，極大提高了設(shè)備的便攜性，可用于我國(guó)航天器在軌建造、增材制造和維修服務(wù)；并通過操作手柄上設(shè)置防護(hù)罩和啟、停按鈕，更加便于宇航員的操作，同時(shí)可在工作時(shí)避免光、熱等對(duì)宇航員手的傷害。

(5)本發(fā)明所述手持電子槍的第一陰極坐和第二陰極坐之間設(shè)有絕緣墊片，可有效保證所述陰極和拘束極之間為等電位。

(6)本發(fā)明所述手持電子槍通過調(diào)整調(diào)整墊塊的厚度，可使陰極發(fā)射的所有電子都能夠從陽(yáng)極孔中引出。

(7)本發(fā)明所述手持電子槍的陽(yáng)極安裝法蘭和絕緣子控件均采用止口方式與所述電子槍殼體進(jìn)行裝配，有效的保證所述陽(yáng)極組件、陰極組件和拘束極之間的裝配精度。

(8)本發(fā)明所述手持電子槍各部分通過螺紋或螺栓方式連接，便于設(shè)備模塊化制造和組裝維護(hù)；且陰極組件與拘束極之間的距離可通過螺紋進(jìn)行調(diào)節(jié)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述便攜式手持電子槍的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1-聚焦線圈；2-調(diào)整墊片；3-陽(yáng)極；4-電子槍殼體；5-拘束極；6-絕緣子控件；7-操作手柄；8-陰極組件；9-連接電極；10-陽(yáng)極安裝法蘭；11-防護(hù)罩；12-電纜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來詳述本發(fā)明，但不限于此。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種用于空間在軌作業(yè)的便攜式手持電子槍，所述手持電子槍主要包括外置的聚焦線圈1、電子槍殼體4、操作手柄7和包含在電子槍殼體4內(nèi)部的電子槍芯；

其中，所述電子槍芯包括電纜12接頭、陰極組件8、拘束極5和陽(yáng)極3組件；

所述陰極組件8由陰極坐和陰極組成；

所述陽(yáng)極3組件主要由陽(yáng)極安裝法蘭10和陽(yáng)極3組成；

所述電纜12接頭包括絕緣子控件6和穿過其內(nèi)部的連接電極9；

所述操作手柄7操為中空結(jié)構(gòu)，配套電源的電纜12的穿過所述操作手柄7操與所述連接電極9連接；

所述電子槍殼體4的一端與陽(yáng)極安裝法蘭10固接，另一端與所述操作手柄7固接；所述絕緣子控件6固接在所述電子槍殼體4連接操作手柄7一端的內(nèi)表面；所述陰極坐的一端端面與所述陰極固接，另一端與連接電極9的正極和負(fù)極連接，所述；所述拘束極5固接在所述陰極坐上，并與所述連接電極9的正極或負(fù)極連接，且所述陰極與所述拘束極5之間形成等電位；所述陽(yáng)極3和所述聚焦線圈1分別固接在所述陽(yáng)極安裝法蘭10的兩側(cè)，并所述陽(yáng)極3與設(shè)備地線連接；所述陰極高壓電源接頭、聚焦線圈1接頭和設(shè)備地線接頭的正、負(fù)極均分別與所述連接電極9的正、負(fù)極連接；

所述陽(yáng)極3組件、陰極組件8和拘束極5之間的同軸度小于等于0.05mm，所述陽(yáng)極3距離陰極電子發(fā)射面的距離為1～2mm。

其中，所述操作手柄7上設(shè)有集成電子束操作的啟、停按鈕。

所述操作手柄7上設(shè)有防護(hù)罩11。

所述陰極坐分為第一陰極坐和第二陰極坐；所述第一陰極坐和第二陰極坐之間通過螺栓連接，并在其中間設(shè)有絕緣墊片。

所述連接電極9為插拔式結(jié)構(gòu)，采用銅、鍍金導(dǎo)體或鍍銀導(dǎo)體制造。

所述連接電極9采用螺帽和軸肩的方式固定在所述絕緣子控件6的內(nèi)部。

所述操作手柄7操左右對(duì)稱的中空結(jié)構(gòu)，其左右兩邊通過卡扣或螺栓方式連接。

所述陽(yáng)極3和所述陽(yáng)極安裝法蘭10的連接面之間設(shè)有調(diào)整墊片2。

所述拘束極5的材質(zhì)為鎢或鉬，其上加工有散熱孔。

所述陽(yáng)極安裝法蘭10和絕緣子控件6均采用止口方式與所述電子槍殼體4進(jìn)行裝配。

工作原理：

所述手持電子槍利用空間環(huán)境高真空特點(diǎn)，宇航員帶著所述手持電子槍到達(dá)需要建造或維修位置，通過配套電源給所述手持電子槍供電，陰極電壓達(dá)到和加熱電流一定值時(shí)，將從陰極發(fā)射大量電子，電子在陰極與陽(yáng)極3之間的電壓差作用下，被從陽(yáng)極3孔中引出，在聚焦線圈1中通過1～2A的電流時(shí)，電子在磁場(chǎng)的作用下實(shí)現(xiàn)匯聚，形成具有一定強(qiáng)度的電子束，該電子書穿過線圈中間的孔繼續(xù)沿直線運(yùn)動(dòng)，直至作用在被加工材料表面，攜帶的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，實(shí)現(xiàn)材料加工。

本發(fā)明包括但不限于以上實(shí)施例，凡是在本發(fā)明精神的原則之下進(jìn)行的任何等同替換或局部改進(jìn)，都將視為在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。