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在电子枪中，自由电子是从热金属带（或金属丝）通过热发射获得的。然后通过三个电极产生的电场将它们加速并形成狭窄的会聚束：电子发射带，连接到高压（加速）电源（30-200 kV）负极和正极的阴极。高压电极、阳极。第三个电极相对于阴极带负电，称为Wehnelt电极或控制电极。它的负电位控制发射的电子进入加速场的部分，即电子束电流。
为了使电子枪正常工作，相对于加速电子透镜和磁聚焦透镜的光轴地调整电子束。这可以通过在聚焦透镜之前施加一些特定的径向方向的磁场和垂直于光轴的强度来完成。这通常是通过一个简单的校正系统来实现的，该校正系统由两对线圈组成。通过调节这些线圈中的电流，可以产生任何所需的校正场。
通过聚焦透镜后，光束可以直接或通过偏转系统偏转后用于焊接。它由两对线圈组成，每个X和Y方向一个。这些可以用于“静态”或“动态”偏转。静态偏转对于通过焊接定位梁很有用。动态偏转是通过向偏转线圈提供可由计算机控制的电流来实现的。这为电子束应用开辟了新的可能性，例如表面硬化或退火，的电子束定位等。
快速偏转系统也可以用于成像和雕刻（如果配备了适当的电子设备）。在这种情况下，设备像扫描电子显微镜一样操作，分辨率约为0.1毫米（受光束直径限制）。在类似的模式下，由计算机控制的细光束可以通过熔化薄的表面层在金属表面“写”或“画”图片。
电子束焊机与核工业的展开息息相关。因为核辐射的防护，对核容器质量提出了的要求，一些大厚度结构选用传统焊接或激光焊接方法无法完结的接头，核工业中选用的一些难熔高温材料，选用传统焊接或激光焊接方法很难完结联接，而电子束焊机能够很好地完结其联接。往后几十年中，我国的核能装备将以几何级数增加，电子束焊接作为一种的联接技术，必将在其中发挥重要作用。
20 世纪 60 年代初，电子束焊机逐渐运用于飞机制造业和宇航工业中名贵金属的焊接。跟着现代航空和宇航等技术的运用而敏捷展开起来，成功地处理了为现代产品而展开的各种新式材料的焊接问题。电子束焊接并且在汽车工业、船舶工业和机械制造业等领域运用也日益广泛。
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