基于背散射电子的电子束加工过程在线观测系统研制*

张红玉，许海鹰, ，路开通, ，左从进

（1.中国航空制造技术研究院高能束流发生器实验室，北京100024；2.南京理工大学材料科学与工程学院，南京210094）

电子束加工技术具有能量密度高、参数易于控制、能量转换效率高等优点，已经广泛应用于焊接、增材制造等领域。由于电子束加工过程通常需要在真空环境下进行，又由于高温、高金属蒸汽的影响，使得加工过程的监测十分困难[1]。因此传统机器视觉观测系统很难适用于电子束加工过程的长期观测。

目前利用电子束加工过程中的二次电子和背散射电子信号来成像的技术已经得到较广泛的应用，并且可适用于高金属蒸汽环境[2]。相比于传统光学观测方法，其观测图像的纹理更为清晰，对恶劣工作环境的适应性更好，这对提高电子束加工的质量和效率有着十分重要的意义。国外，德国SST、英国TWI、乌克兰巴顿所等单位已经开展了大量研究工作，并且将其成功应用到实际生产中。而国内对此项技术的研究还处于起步阶段。为满足实际观测需求，本试验采用四极板背散射电子接收传感器、高频信号放大电路、高频数据采集卡、高频偏转扫描系统等研制了一套基于背散射电子的观测系统。相比于现有双极板传感器方案的观测图像会出现部分方向纹理不清晰的情况，本试验中采用的四极板传感器和后期图像融合算法可以实现各方向纹理的清晰观测。试验结果表明所研制系统可以满足电子束加工过程的在线观测需求。……