• Adresář /tmp/drutex-facb063f4a544f3a935b4da3a52d1cf3-1 byl vytvořen.
  • Adresář /tmp/drutex-facb063f4a544f3a935b4da3a52d1cf3-2 byl vytvořen.
  • Adresář /tmp/drutex-facb063f4a544f3a935b4da3a52d1cf3-3 byl vytvořen.
  • Adresář /tmp/drutex-facb063f4a544f3a935b4da3a52d1cf3-4 byl vytvořen.
  • Adresář /tmp/drutex-facb063f4a544f3a935b4da3a52d1cf3-5 byl vytvořen.
  • Adresář /tmp/drutex-facb063f4a544f3a935b4da3a52d1cf3-6 byl vytvořen.

Fyzikální podstata ohřevu elektronovým svazkem

Základní fyzikální skutečnosti, kterých využívají technologie založené na tepelných účincích rychle se pohybujících elektronů.

Všechny možnosti elektronových technologií vycházejí z vlastností elektricky nabitých částic. Prakticky významné jsou většinou jen elektrony, protože se dají poměrně snadno uvolnit z obalu atomového jádra a pak účelově ovládat. Mohou se pohybovat v krystalické mřížce některých látek, vodičů, jako elektrický proud s magnetickými a tepelnými účinky, nebo zcela volně ve vakuu, kde je dokážeme elektromagnetickým polem řídit a různým způsobem využít.

Elektrony mají hmotnost TeX Embedding failed! a záporný el. náboj TeX Embedding failed!. Jejich elektrický náboj se projevuje silovými účinky na jiné elektrické částice. K popisu těchto jevů jsme zavedli pojmy jako elektrostatické pole u nábojů, které se nepohybují, nebo magnetické pole u nábojů, které se pohybují. Poznání vlastností a účinků elektromagnetického pole nám umožňuje elektrony urychlovat (udělovat jim kinetickou energii) a řídit jejich dráhy v prostoru a využít nakonec jejich účinky na atomy a molekuly nejrůznějších látek. Tyto částice přebírají od pohybujících se elektronů při vzájemných srážkách kinetickou energii, což pozorujeme jako zvyšování jejich teploty. Prakticky významné je přitom to, že elektrony při pronikání pod povrch pevné látky všechnu svoji kinetickou energii předají na relativně krátké dráze:

TeX Embedding failed!

kde TeX Embedding failed! je měrná hmotnost [g cm−3] a TeX Embedding failed! je urychlovací napětí [kV]. Tzv. urychlovací napětí ve výši od 60 do 150 kV používané v elektronových svářečkách udělí elektronům rychlost srovnatelnou s rychlostí světla (až TeX Embedding failed!). Hloubka do které proniknou než předají svoji kinetickou energii molekulám v pevné látce, se kterými se sráží, je jen několik setin milimetru. Přivádíme-li svazkem elektronů „zaostřeným“ do velmi malého průřezu, třeba 1 mm čtvereční, výkon několika kW, pak zahřívá vrstvičku tenkou jen setiny milimetru, tedy nepatrné množství látky. Prakticky se dosahuje plošné hustoty výkonu v řádu 104 až 106 Wmm2, a v tenké vrstvě do které elektrony proniknou pak objemové hustoty výkonu 105 až 107 W/mm3. Důsledkem toho je extrémně rychlý růst teploty v místě dopadu elektronů (v řádu 108 až 10^^10^^ K s^^-1^^), proto se za dobu 10^^-5^^ až 10^^-7^^ sekundy každý materiál převede z pevného skupenství až do stavu silně ionizovaného plynu (plazmy). Co se děje dál závisí na fyzikálních vlastnostech zahřáté látky a na okolních podmínkách. O většině materiálů platí, že při nižších hodnotách hustoty výkonu se látka udrží v místě působení svazku bez podstatnějšího úbytku odpařováním, což je podmínka potřebná pro tavné svařování. Při nejvyšších dosažitelných hustotách výkonu se však většina zahřátého materiálu odpaří. To využíváme k „obrábění“ elektronovým svazkem, kterým se ale na tomto místě nebudeme zabývat.