陈 鹤，董全林*，邵静怡，刘洋洋，王军伟，裴一飞

（1. 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100191；2. 北京卫星环境工程研究所，北京 100094）

0 引言

电子束焊接技术由于其能量密度高、焊缝深宽比大等诸多优点被广泛应用于太空焊接[1]。基本上所有电子束装备都离不开核心部件——电子枪[2]，电子枪的性能直接决定电子束性能的优劣，而电子枪的性能取决于其电子光学系统的结构[3]。

通常认为材料表面电子在获得足够能量后会垂直于材料表面逸出到真空环境中，此后受到电场力的作用而改变方向。太空焊接用电子枪要将逸出的电子束进行汇聚，必须采用聚焦系统[4-6]。目前，常用的电子聚焦方法有磁聚焦和静电聚焦。磁聚焦系统主要应用在电子显微镜、电子扫描探针等大型室内分析型设备中，其优点是易于满足旁轴条件，不易出现高压打火等现象；但是，此类系统结构庞大、功耗大，安装调试复杂。而静电聚焦主要利用电场力实现对电子束的汇聚，结构简单、工作时无额外功耗[7-8]。

太空焊接用电子枪的电子束半径在0.1 mm 量级，对聚焦系统的要求较高，综合考虑功耗、体积和易控性等因素，以及聚焦系统与阴极发射系统和阳极靶的匹配后，通常选择磁聚焦系统。本文将详细介绍10 kV 太空电子枪光学系统的设计方法及流程。

1 一级聚焦电子光学系统

一级聚焦电子光学系统（简称一级聚焦系统）包括高压部分、三极电子枪和1 个聚光镜，电子枪阴极材料选用六硼化镧（LaB6），系统已知的性能参数和设计目标如表1 所示。……