Пристрій для розділення речовини на елементи

1. Пристрій для розділення речовини на елементи, що містить вакуумну камеру трубчастої форми, розміщені усередині камери джерело пла 3 24729 просторове розділення селективно нагрітих іонів за рахунок зміни траєкторій їхнього руху й наступне осадження на приймальних пластинах. Недоліком цього пристрою є його конструктивна складність і багатоблочність, необхідність використання окремої системи ВЧ-нагріву іонів, що складає із ВЧ-антени й ВЧ-генератора. До того ж, при переході на інший тип поділюваної речовини необхідно використовувати додаткові ВЧгенератори. Перераховані обставини ведуть до зниження надійності роботи пристрою. Крім того, при проходженні плазми крізь сітчастий анод відбувається її забруднення частками матеріалу сітки за рахунок його розпилення, що знижує чистоту умов розділення речовини. В основу корисної моделі поставлене завдання - створити такий пристрій для розділення речовини на елементи, що у порівнянні із пристроєм, обраним як прототип, було б простіше за конструкцією, і забезпечувало більш високу надійність і чистоту умов розділення. Поставлене завдання вирішується в пристрої для розділення речовини на елементи, що містить як і відомий, вакуумну камеру трубчастої форми, розміщені усередині камери джерело плазми, що містить вузол подачі розділюваної речовини, і приймач плазмового потоку, магнітну систему, що охоплює вакуумну камеру. Відповідно до корисної моделі джерело плазми виконане у вигляді електронної гармати. Для досягнення більш високого результату пристрій має вузол подачі підпалювального газу, а вісь анодного отвору електронної гармати розміщена під кутом 0-90° до осі вакуумної камери. Наявність електронної гармати як частини джерела плазми дозволяє реалізувати механізм колективного пучково-плазмової взаємодії в розряді для утворення плазми необхідної щільності без використання сітчастого анода й, поряд з нагріванням електронів, здійснювати також нагрівання іонів, що пов'язане з виникненням у розряді радіального електричного поля, що приводить до обертання плазми, поміщеної в поздовжнє магнітне поле. Відносний рух різних за зарядом й масою компонентів плазми приводить до нестійкості плазми щодо поздовжніх коливань обертової плазми й виникненню іонно-циклотронних коливань із частотою, коли частота обертання стає порядку іонноциклотронної частоти. Таким чином, обертання плазми й нагрів іонів відбувається за рахунок самозбудних електронним пучком іонних циклотронних коливань у розряді, а не за рахунок зовнішнього ВЧ-генератора й ВЧ-антенн, як у прототипі. Тобто, спрощення конструкції відбувається за рахунок виключення ВЧ-антен і сітчастого анода й розташовуваного поза вакуумною камерою ВЧгенератора. Підвищення надійності досягається за рахунок зменшення кількості складових частин і блоків (вузлів) у пристрої в цілому. Розміщення осі анодного отвору електронної гармати під кутом 0-90° до осі вакуумної камери сприяє підвищенню інтенсивності утворення плазми, що спричиняється підвищення надійності роботи пристрою. 4 Наявність у пристрої додатково вузла подачі підпалювального газу, сприяє інтенсифікації процесу іонізації розділюваної речовини, що веде до підвищення надійності роботи пристрою. Підвищення чистоти умов розділення відбувається завдяки виключенню можливості потрапляння в розряд часток матеріалу електродів, за рахунок виключення сітчастого й циліндричного анодів, використовуваних при реалізації дугових розпилювальних розрядів. На кресленні представлена схема пропонованого пристрою. Пристрій містить вакуумну камеру 1 трубчастої форми, з'єднану з вузлом подачі розділюваної речовини 2 і вузлом подачі підпалювального газу, 3. Усередині камери 1 поміщена електронна гармата 4 і приймач плазмового потоку у вигляді пластин 5. При цьому вісь анодного отвору електронної гармати 4 розміщена під кутом a до осі камери 1. Пристрій має магнітну систему 6, що охоплює камеру 1. У торці вакуумної камери 1, напроти електронної гармати 4, поміщений колектор пучка 7. Працює пропонований пристрій у такий спосіб. На першому, підготовчому етапі, метою якого є створення попередньої плазми в об'ємі вакуумної камери 1 шляхом іонізації підпалювального газу, електронним пучком. За допомогою магніту 6 у вакуумній камері 1 створюється магнітне поле. Вузлом подачі підпалювального газу, 3 напускає підпалювальний газ, включається електронна гармата 4 і здійснюється інжекція електронного пучка в область магнітного поля, де він шляхом ударної іонізації підпалювального газу, створює попередню плазму щільністю до 1010см -3. Це сприяє інтенсифікації процесу іонізації поділюваної речовини. На другому етапі відкривається вузол подачі поділюваної речовини 2 і пари поділюваної речовини надходять в об'єм попередньо створеної плазми, де відбувається їхня іонізація. При цьому іонізація парів речовини, що поділяють, здійснюється як електронами первинного електронного пучка, так і електронами плазми, утвореної при іонізації підпалювального газу. У цьому випадку щільність плазми зростає до 1012см -3. За рахунок фізичного механізму колективного пучково-плазмової взаємодії відбувається нагрів електронів і іонів плазми до величин кілька десятків еВ і більше. У результаті пучково-плазмової взаємодії в розряді виникає радіальне електричне поле, що приводить до нагріву іонів плазми, різних за масою, у поздовжньому магнітному полі на частотах, близьких до іонно-циклотронних, і зміні їхніх траєкторій відповідно до маси, що забезпечує потрапляння іонів на різні приймальні пластини 5. При цьому більш легкі за масою іони збираються на приймальних пластинах 5 у торці камери, а більш важкі за масою - на пластинах 5 у центрі на бічній поверхні камери в її центральній частині. Електронний пучок, що пройшов плазму, попадає на колектор 7, за допомогою якого контролюються параметри пучка (струм і потужність). Істотн у роль у процесах утворення й нагріву плазми в пристрої для розділення речовини на елементи грає кут нахилу осі анодного отвору електронної гармати 4 до осі вакуумної камери 1. 5 24729 Установлено, що при величині згаданого кута в границях, що заявляються, час утворення плазми зменшується майже на порядок. Крім того, швидше відбувається нагрів плазмових електронів, що роблять іонізацію, тому що зростає амплітуда збуджуваних у системі плазма-пучок коливань і відбувається розширення спектра частот. Відповідним вибором умов інжекції електронного пучка домагаються високої інтенсивності утворення плазми при взаємодії електронного пучка з парами речо Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 6 вини, що наділяють, що веде до підвищення надійності роботи пристрою. Таким чином, пропонований пристрій є більше простим, забезпечує більше високу надійність і чистоту умов розділення в порівнянні із пристроєм, обраним як прототип за рахунок того, що джерело плазми виконане у вигляді електронної гармати, а також за рахунок того, що пристрій має вузол подачі підпалювального газу, а вісь анодного отвору електронної гармати розміщена під кутом 0-90° до осі вакуумної камери. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601