電子束焊縫二次電子成像系統(tǒng)設(shè)計研究常宏斌，薛興（桂林電子科技大學(xué)機電工程學(xué)院，廣西桂林541004）上設(shè)計了二次電子成像系統(tǒng)。其原理是通過同步掃描系統(tǒng)使焊機與顯像管中電子束同步光柵掃描，用采集板收集從工件上轟擊出來的二次電子，此二次電子信號通過前置放大和視頻放大，zui后在顯像管得到焊縫圖像。并且該系統(tǒng)在。

　　晉A積分電路A場振蕩！

　　行apchH行振蕩行輸出hM壓電路同步掃描系統(tǒng)對行、場掃描電路的主要要求是：a光柵的非線性失真和幾何失真應(yīng)小。一般行掃描的非線性失真小于12%.由于人眼對垂直方向失真比較敏感，場掃描電路的非線性失真應(yīng)小于8%.光柵的非線性失真取決于行、場掃描的電路設(shè)計。光柵的幾何失真一般要求小于1.5% ~3%它主要由偏轉(zhuǎn)線圈的繞制模具和繞制工藝決定。

　　行、場掃描電路同步性能要好，同步穩(wěn)定、可靠，并且對干擾信號的抑制能力強。場掃描電路和隔行掃描性能好，不產(chǎn)生并行現(xiàn)象，清晰度高。行掃描電路的同步引入范圍和保持范圍要適當(dāng)，一方面要保證溫度變化和電源電壓波動時，同步良好；另一方面又要保證抗干擾能力優(yōu)良，不產(chǎn)生圖像頂部扭曲。

　　振蕩頻率穩(wěn)定，受環(huán)境溫度、電源電壓變化的影響小。

　　電路效率高，損耗小。行、場掃描電路的效率主要由行、場掃描電路的輸出級決定。

　　33檢測及放大系統(tǒng)設(shè)計15檢測放大系統(tǒng)的作用是把入射電子和物質(zhì)相互作用所產(chǎn)生各種信息進行接收和放大，并轉(zhuǎn)換為視頻信號（模擬電壓或數(shù)字量）。它的性能優(yōu)劣對二次電子成像圖像質(zhì)量起重要作用。

　　在二次電子檢測中，可以用2種不同的放大器來放大從試樣發(fā)射出來的二次電子流信號。第1種放大器利用信號電流流過高值電阻時產(chǎn)生一電壓降，再用一般的晶體管或電子管放大器放大。第2種放大器利用了這樣的一些物理過程，即試樣上發(fā)出的每個二次電子平均產(chǎn)生g個新電子，而g大于1.這類放大器可以是二次電子倍增器、帶光電倍增管的閃爍體或轟擊-感應(yīng)電導(dǎo)倍增器。由于第1種成本較低，且能滿足要求，因此首先來考慮使用第1種放大器。

　　3.3.1前置放大系統(tǒng)前置放大器的作用是把入射電子與試樣表面物質(zhì)相互作用所產(chǎn)生各種成像信息變換成電壓信號。要求本身具有低的電噪音水平，能對各種信息自由選擇和區(qū)分開。能夠把所接收到的信息放大到足夠大的信號水平，而且接收和放大時間足夠短。此處采用LT1192和LT1252差分高速運放芯片。其原理如所示。

　　3.3.2視頻放大系統(tǒng)視頻放大系統(tǒng)的作用是把前置放大電路出來的信號（1~1.2VH，）經(jīng)過主放大器放大（達到50~80V，）作為圖像信號調(diào)制顯像管的柵極?？梢愿鶕?jù)圖像調(diào)節(jié)亮度，改變視頻放大信號大小及放大器直流電平，實現(xiàn)二次電子像襯度調(diào)節(jié)。

　　為了滿足電壓增益高和信號失真小的要求，視放輸出級常采用共發(fā)射級放大器。理想的視放輸出幀頻特征應(yīng)是在0~5.5MHz范圍內(nèi)與橫軸平行的一條直線，但在技術(shù)上無法實現(xiàn)，目前電路中只能用補償?shù)霓k法，使某一段頻率的增益適當(dāng)提升，如所示。實際電路中采用了射極負反饋補償?shù)姆椒ǎ丛谝暦殴艿陌l(fā)射極串接電阻，以產(chǎn)生電流負反饋，降低了增益，但擴展了頻帶寬度，信號的調(diào)頻端和低頻端都得到了擴展。為了調(diào)節(jié)電對比度，我們在末級視放管的發(fā)射極加入了可調(diào)電位器，這樣所形成的負反饋是只對交流成分的，所以通過調(diào)節(jié)電位器可改變交流負反饋的大小，從而調(diào)節(jié)對比度。其視頻輸出電路如所示。

　　3.4行、場消隱信號的加入在行、場掃描的正程期間產(chǎn)生圖像，在掃描的逆程期間無視頻信號，回掃亮線就會干擾圖像。為了避免回掃線的出現(xiàn)，設(shè)計中用行、場逆程脈沖作為消隱信號加到視放輸出級，如果顯像管的陰極加有大于一定數(shù)值的正電壓，電子束就被截止。當(dāng)行、場逆程脈沖到來時，視放輸出管截止，集電極呈高電位，使顯像管陰極呈高電位而截止，便消除了回程線。

　　4結(jié)束語二次電子成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，采用電路模塊設(shè)計，避免了要求精密的光學(xué)儀器零部件，是*解決一直困擾電子束焊縫觀察與對中的一個非常有效的手段。采用電子束焊縫二次電子成像可以解決當(dāng)前觀察系統(tǒng)的缺陷，提高焊縫觀察與對中的質(zhì)量，進一步可通過對焊縫信息的提取來實現(xiàn)焊縫的自動追蹤。能適應(yīng)當(dāng)前及今后電子束焊接發(fā)展的趨勢。在二次電子成像系統(tǒng)的設(shè)計上，本課題組查閱研究了國內(nèi)外大量的資料，目前在實驗階段已經(jīng)取得預(yù)期的效果。但仍有諸多的工作要做，下一階段主要是提高成像的質(zhì)量，穩(wěn)定度和可靠度以及模擬信號的數(shù)字化轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)電腦對焊縫信息的直接采集。北京富瑞恒創(chuàng)科技有限公司。