Electron Beam का Generation और Control कैसे किया जाता है? | हिंदी में

Electron Beam Machining (EBM) या electron-beam आधारित systems (जैसे welding, lithography) में electron beam का generation और उसका precise control सबसे महत्वपूर्ण होता है। नीचे हम step-by-step देखेंगे कि beam कैसे बनता है, उसे accelerate, focus, deflect और pulse कैसे किया जाता है—और किन parameters से quality और accuracy तय होती है।

1) Electron Beam Generation (स्रोत कैसे बनता है)

• Thermionic Emission (सबसे common): Tungsten या LaB₆ cathode को heat करने पर electrons रिलीज़ होते हैं। Wehnelt cylinder (control grid) electron cloud को shape देता है और initial beam बनता है।
• Field Emission (FEG): बहुत high electric field से room-temp पर भी emission—ultra-fine source, high brightness, पर vacuum और stability की demand अधिक।
• Photoemission (कम उपयोग EBM में): Laser/UV से cathode illuminate कर electrons निकालना—research/diagnostics में काम आता है।

2) Acceleration & Vacuum (तेज़ करना और माध्यम)

• Accelerating Voltage: Cathode–anode के बीच 30–200 kV (application-आधारित) लगाया जाता है ताकि electrons high velocity प्राप्त करें। Energy ↑ ⇒ penetration और MRR ↑, पर HAZ और burr जोखिम भी बदलते हैं।
• High Vacuum: ~10^-4 से 10^-6 torr ताकि electrons air molecules से collide न करें; beam spreading और power loss कम रहे।

3) Beam Focusing & Spot Control (बिंदु पर नियंत्रण)

• Magnetic/Electrostatic Lenses: Lens current/voltage बदलकर beam को focus/defocus किया जाता है। Spot size जितना छोटा, उतनी high precision—पर power density बहुत बढ़ जाती है, जिससे thermal effects भी बढ़ सकते हैं।
• Apertures: Edge rays काटकर beam को clean किया जाता है; aberrations कम होती हैं, पर current घट सकता है।
• Stigmators: Astigmatism (X/Y में unequal focus) सुधारने के लिए fine correction।

4) Beam Deflection & Scanning (बीम को चलाना)

• Deflection Coils/Plates: Magnetic या electrostatic deflection से beam को X–Y में तेज़ी से मोड़ते हैं—profiles, drilling arrays, texturing आदि के लिए।
• Trajectory Control: CNC/PLC से path, speed (scan velocity) और dwell-time defined होते हैं—micro-features में uniformity बनाए रखते हैं।

5) Beam Current & Pulsing (ऊर्जा की डोज़)

• Beam Current (I_b): Filament temperature, bias एवं Wehnelt potential से control—current ↑ ⇒ MRR ↑ पर kerf/HAZ भी बढ़ सकते हैं; finishing में lower current बेहतर।
• Pulsed Operation: Grid modulation से μs–ms pulses बनते हैं; pulse width, repetition rate और duty cycle से heat input और crater size नियंत्रित होता है—micro-drilling/finishing में critical।

6) Practical Control Parameters (जल्दी समझें)

7) Safety & Maintenance (ज़रूरी बातें)

• High-voltage interlocks, shielding और radiation safety norms follow करें।
• Vacuum integrity: seals, pumps, gauges की periodic checking करें।
• Cathode/filament life monitor करें; contamination से emission घटता है।

सार (Quick Recap)

Electron beam एक heated/field-emission cathode से निकलकर high voltage से accelerate होता है; lenses और apertures से focus होता है; deflection से path control होता है; और current/pulsing से energy delivery tune की जाती है—ये सभी controls मिलकर precision, MRR और surface integrity तय करते हैं।