直式与调速皮带轮e形电子系统结构及原理
Pierce式电子是采用直接轰击材料加热蒸发方法，体由阴极灯丝，栅极，阳极，聚焦线圈，X Y偏转线圈与坩埚六大部分组成。阳极灯丝用钨和钽等高温金属制成，当其接上电源加热至白热化时即从灯丝金属表面发射热电子，这些电子先经一与阴极相同电位之栅级而聚集成电子束，同时再受接地电位的阳极作用而向之作加速运动，当穿过阳极中心孔洞后，被充分加速且逐渐发散的电子束再经由聚焦线圈的磁场作用而聚集并引出电子体，最后则直接轰击于承装在坩埚内待镀材料表面。至于XY偏转线圈则是利用其所形成之XY方向磁场的作用，使电子束在XY方向作小幅度位移，达到聚焦点在待镀材料表面扫描目的。 Pierce直式电子具有高能量密度，操作控制容易的优点，不过它的体积庞大，结构复杂精密，维修保养困难，易受污染；相反电磁偏转式则有结构简单，成本低，容易维修的优点，但是操控电子束聚焦变数多及阴阳极间放电现象是它的缺点。
电磁偏转式电子分为电偏转与磁偏转两类,电偏转试结构甚为简单，主要有灯丝，阳极（坩埚），阴极圈及屏蔽圈等四部分，灯丝部分仅作为电子束的提供者，外围圈以阴极圈接负电位，将电子束排向坩埚，而坩埚座则以接地电位作为阳极，导引电子束射向坩埚内待镀材料，
坩埚座外围再围上一负电位屏蔽圈，屏蔽与调整电子束曲率，这种结构的电子束是呈环状由外围射向中心位置的坩埚，故称环形。
环形与pierce式都是以高能量电子束轰击材料，在过程中会产生大量二次电子发射（secondary electron emission)现象，而且随着待镀材料原子序的增加，放射电子数目也会增加。这种情况对导电性能差的介质材料特别有影响，因为电子束轰击于介质材料表面，有一部分电子会聚集在材料表面形成负电位电子层，而排斥后续射至之电子束，形成电子反射现象，若加上二次电子则反射更严重，这是反射电子部分会被接地电位的腔体吸引撞击在基板上，使膜质结构粗糙，也会改变薄膜的电导性。
现今电子多采用的磁偏转式（e形），由于电子束绕曲路径近似便当袋e字形，可分为1800和270抛磨0两种，它的基本结构分为灯丝阴极，阳极，聚焦极，永久磁铁，磁场线圈及坩埚等六部分，热电子由高热之阴极钨丝表面释出，利用阴极与前方阳极之高压电场加速，经聚焦极聚成束穿过中心孔，磁场线圈所形成之磁场则会绕曲电子束的运动方向，使之弯曲到待镀材料表面。此结构由于有一个外加磁场，坩埚与蒸发源材料所产生之二次电子受此磁场作用，会发生偏转而被导离吸收，如此可以减少二次电子所造成的影响，电子束的偏转主光触媒滤网
要由磁场线圈的电流来操控，改变磁场的大小即可移动电子束轰击材料表面X方向的位置，若加上Y方向磁场则可以同时作XY两方向之平面图形扫描，避免材料挖孔现象，而能均匀消耗材料。
此种结构的电子，阴极灯丝设于结构体内，受到良好的屏蔽不易被污染，使其工作寿命较长，遂逐渐取代了直式与环形电子。
现今最被广泛使用的商用e形电子，为了使电子束在磁场作用下能稳定投射在材料位置，也能精密控制电子束的功率，特别是在发生电弧放电时能够保护电子，因此电源供应的设计便十分重要。电子系统运作时虽处于真空状态，但仍有残余气体存在，这些气体分子在电子的电场中将被游离，因此在此局部区域将形成由电子组成之负电载子流与离子组成之正电载子流，由于不断有气体分子进入，使得载子电流大增而电极间电阻大幅度降低，形成所谓雪崩效应（视频会商avalanch effect),导致电弧短路（arc-down)而烧毁电子系统。事实上这种现象是无法避免的，只能降低电源电压，使电子动能降低，减少离子产生比率，让正负载子能够互相中和，将电弧短路现象排除，早期是以电阻或电感方法降低电压值，不过效率并不高，且电压无法维持定值。而现在用的过压与过载保护已经作的很成熟。
摘于《真空技术与应用》
2013-2-21
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