Газоразрядный источник плазмы дугоплазматронного типа — SU 1797448 (original) (raw)
клапана и быстрота действия насоса выбраны, исходя из условий: РО 1 О15 г, где Р, 0- давления соответственно в камере и полости электрода, , Р - соответственно длина и диаметр канала электрода, г - средняя длина свободного пробега атома примеси в защитном газе при давлении Ц Поверхности канала и торца электрода выполнены из тугоппавкого металла с большой атомной массой, преимущественно из тантала, а в качестве защитного выбран легкий газ, преимущественно водород, Для уменьшения содержания конденсирующихся и/или химически активных примесей регулировочный клапан 15 может быть соединен с вакуумной ловушкой 17 и/или фильтром - поглотителем 18, который присоединен к системе вакуумной откачки 1 Э. 5 зп, ф-лы, 1 ил, 1797448Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в ядерной физике,плазмохимии, физике плазмы, космических исследованиях, вакуумной технологии.Целью изобретения является снижение содержания примесей в генерируемом плазменном потоке.На чертеже представлена схема газо- разрядного источника плазмы.Источник содержит разрядную камеру 1, образованную охлаждаемыми водой полыми анодом 2 из меди и промежуточным электродом 3 из магнитомягкой стали, В аноде и электроде выполнены каналы 4 и 5, Канал 5 имеет вставку 6 из тантала. Полый катод 7 с пусковым подогревателем 8 и эмиссионной вставкой из гексаборида лантана размещен внутри электрода. Для подачи рабочих газов к источнику подключены патрубок 9 питания катода рабочим телом (аргоном), трубка 10 плазмообразующего газа (кислорода), патрубок 11 подачи защитного газа. Магнитная система 12 образована катушкой с током и промежуточным электродом. Выходное отверстие анода соединено с системой 13 вакуумной откачки, С полостью промежуточного элект-, рода последовательно соединены вакуумпровод 14, регулировочный клапан 15, вакуумное откачное устройство 16, Ловушка 17 и фильтр-поглотитель 18 присоединены между клапаном и системой вакуумной откачки во втором варианте источника.Устройство работает следующим образом.Источник используется для исследования воздействия плазменных и нейтральных кислородсодержащих потоков на материалы. Загрязняющими примесями являются рабочее тело катода (аргон) и продукты его эрозии, .Перед зажиганием разряда в источнике через патрубок 11 подается защитный газ и газ по патрубку 9 в катод с расходом, соответствующим нормальному режиму полого катода (0,3 ЛхТор/С). Регулировка клапана 15 устанавливается давление в полости электрода 3, при котором выполняется условиеО1,5 г. Затем по трубке 1 О подается плэзмообразующий газ и включается электропитание катушки магнитной системы, разрядной и накальной цепей. После прогрева катода 7 пусковым подогревателем 8 возникает разряд на электроде 3, переходящий вследствие понижения его потенциала из-за падения напряжения на сопротивлении В на анод 2. После выключения подогревателя в источнике горит самостоятельный дуговой405055 поглотителем 18. Газовый поток из полости электрода 3, содержащий конденсирующи- еся и/или химически активные примеси, проходя через ловушку 17 И/или фильтр-поглотитель 18, освобождается от примесей иоткачивается системой 13. Атомы примесей конденсируются в ловушке и/или химически связываются в фильтре,При использовании предлагаемого источника на космическом аппарате надобность в системе 13 вакуумной откачки и насоса 16 отпадает, так как их роль играет окружающее пространство, В этомслучае анод и фильтр 18 или ловушка 17 остаются открытыми наружу. Изобретение дает возможность получать плазменные и нейтральные потоки газов, в том числе и агрессивных, благодаря снижению загрязнения потока расширяется использование газоразрядных источников постоянного тока с присущей им простотой и высокой газовой экономичностью и применяется например в материаловедческих исследованиях и в технологии,разряд между полым катодом и анодом, Благодаря явлению ионной откачки давление в полости электрода возрастает и для его восстановления увеличивают проводимость 5 клапана 15. В канале 5 возникает геометри.ческое контрагирование разряда с характерными скачком потенциала и так называемым "плазменным пузырем", в котором формируется ускоренный пучок элек тронов, производящий интенсивнуюионизацию газа в канале 5 и аноде. Для положительных ионов этот скачок потенциала в канале является барьеоом, препятствующим их движению к аноду. Нейтральные 15 частицы, поступающие в канал электрода изего полости и образующиеся в нем благодаря перезарядке, увлекаются противотоком защитного газа и не доходят до.анода.Таким образом из канала 5 выходит ус коренный пучок электронов, производящийинтенсивную ионизацию плазмообразующего газа в полости анода, где в расходящемся магнитном поле формируется ускоренный поток плазмы, свободный от примесей.Для повышения ресурса катода используются полые пленочные катоды с цез;ем вкачестве рабочего тела, В ряде случаев, например, при наличии оптических поверхно 30стей, примесь цезия в потоке плазмы нежелательна. Для подобных условий предлагается второй вариант источника. Вместо насоса 16 используется система 13 вакуумной откачки с ловушкой 17 и/или фильтром1797448 Составитель В,ЧерникТехред М.Моргентал Корректор М,Керецман Редактор Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 590 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж ород, ул,Гагдрина, 101 Формула изобретения1, ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ИСТОЧНИКПЛАЗМЫ ДУГОПЛАЗМАТРОН НОГО ТИПА, содержащий соосно расположенныеполый катод с патрубком подачи рабочего газа, размещенный в полости промежуточного электрода, полый анод иразрядную камеру, установленную в за-зоре между промежуточным электродом,10и полым анодом, в которых выполненыосевые каналы, сообщающие их полости,с полостью камеры, патрубок подачизащитного газа, соединенный с однойиз полостей, и магнитную систему, по-,15люсами которой служит анод и промежуточный электрод, при этом полостьанода соединена с системой подачиплазмообразующего газа, а выходноеотверстие анода сообщено с системой 20вакуумной откачки, отличающийся тем,что, с целью снижения содержания:примесей в генерируемом плазменном, .потоке, патрубок подачи защитного газасоединен с полостью разрядной камеры, полость промежуточного электродасоединена через вакуум-провод и регу-,лировочный клапан с вакуумным откачнцм устройством, причем размеры осе-вого канала, выполненного в;30промежуточном электроде, выбраны из,условия.01,5 г,где . и О - соответственно длина и 35диаметр осевого канала промежуточногоэлектрода;г - средняя длина свободного пробе-га атома вещества, из которого выполнен катод или промежуточный 40 электрод, в защитном газе при заданной величине давления в полости промежуточного электрода, а система подачи защитного газа выбрана такой, чтобы ее производительность была выше производительности системы вакуумной откачки, соединенной с полостью промежуточного электрода.2. Источник по п.1, отличающийся тем, что поверхность осевого канала промежуточного электрода и его торцевая поверхность, обращенная в сторону разрядной камеры, выполнены из тугоплавкого металла, а,в качестве защитного газа вцбран легкий газ.3. Источник по п,2, отличающийся тем, что в качестве тугоплавкого металла выбран тантал, а в качестве легкого газа - водород.4. Источник по п.1, отличающийся тем, что вакуумное откачное устройство выполнено в виде вакуумного насоса.5. Источник по п.1, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания конденсирующихся и химически активных примесей, вакуумное откачное устройство выполнено в виде последовательно соединенных вакуумной ловушки и фильтра-поглотителя, который сообщен с системой вакуумной откачки.6. Источник по п.1, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания конденсирующихся и химически активных примесей, вакуумное откачное устройство выполнено в виде вакуумной ловушки или фильтра-поглотител я, соединенного с системой вакуумной откачки,