Газорозрядна електронна гармата та спосіб керування нею

1 Газорозрядна електронна гармата, що містить розташовані уздовж осі електронного пучка катодний вузол, керуючий електрод та анодний вузол, які утворюють плазмове джерело ІОНІВ, яка відрізняється тим, що керуючий електрод та анодний вузол виконані як електроди магнетронної розрядної системи, які підключені до джерел електричного живлення 2 Гармата за п 1, яка відрізняється тим, що катод магнетронної розрядної системи виконаний неоднорідним по складу матеріалу і геометрії робочої поверхні 3 Гармата за п 1, яка відрізняється тим, що катод магнетронної розрядної системи виконаний 3 емісійного матеріалу катода електронної гармати 4 Спосіб керування газорозрядною електронною гарматою, що полягає в ЗМІНІ параметрів плазмового джерела ІОНІВ, ЯКИЙ відрізняється тим, що керування и вихідними параметрами виконують шляхом зміни тиску газу, різниці потенціалів та магнітної індукції в магнетронній розрядній системі О Винахід відноситься до газорозрядних електронних приладів та пристроїв для вводу об'єктів або матеріалів, які підпадають під дію розряду або електронного потоку, наприклад, з метою і'х дослідження або обробки, а більш конкретно - до способів керування та до конструкцій газорозрядних електронних гармат високовольтного тліючого розряду, що застосовуються в основному для електронної обробки матеріалів, отримання захистних та декоративних покриттів, наприклад, шляхом термічного випаровування, термічної модифікації поверхні або осадження плівок з пучкової плазми ВІДОМІ газоразрядна електронна гармата та спосіб керування вихідними параметрами газоразрядної електронної гармати шляхом подачі газу в розрядний проміжок гармати [А с СССР №222571, H01J3/04, on 150684, БИ, 1984, №22, с 188] їх недоліками є мала газова та енергетична ефективність через те, що іонізація газу в плазмовому джерелі ІОНІВ, ЯКИЙ розташований в порожнині анода, здійснюється швидкими електронами катода основного розряду ВІДОМІ також пристрій та спосіб управління вихідними параметрами джерела електронів високовольтного тліючого розряду за допомогою зміни параметрів додаткового розряду в колі керуючих електродів від'ємної та позитивної полярності, які утворюють плазмове джерело ІОНІВ, що керується (Электрическое управление параметрами газоразрядного источника электронов с прианодной плазмой Г Я Лубинец, ВИ Мельник, А А Новиков, Электронная обработка материалов, 1977, №1, с 78) Недоліками даного способу є також порівняно малі газовата енергетична ефективність Відомий спосіб керування вихідними параметрами газорозрядних електронних гармат [Плазменные процессы в технологических электронных пушках/М А Завьялов и др 1989, М Энергоатомиздат, рис 4 5, с 102 ] шляхом зміни тиску газу в газорозрядній гарматі та зміни потенціалу керуючого електрода Недоліком цього газодимічного та електричного способів керування є низька газова та енергетична ефективність керування Найближчим по технічній сутності є газоразрядна електронна гармата [Плазменные процессы в технологических электронных пушках /М А Завьялов и др - М , Энергоатомиздат, 1989, стр 138, рис 4 19], яка містить катод та анод, які со о (О 60377 охолоджуються водою, поділяючий їх ізолятор, атомів електронами максимальний, дозволяє керуючий електрод, променевід та магнітну підвищити газову та енергетичну ефективність фокусуючу систему Анод та керуючий електрод керування вихідними параметрами газорозрядної утворюють плазмове джерело ІОНІВ, ЩО керується електронної гармати, шляхом керування її недоліком є малі газова та енергетична параметрами плазмового джерела ІОНІВ, ЯКИЙ ефективність виконано у вигляді магнетронної розрядної системи Близьким до заявляемого способу за технічною сутністю є спосіб керування На кресленні наведена схема газорозрядної газорозрядною гарматою [А с СССР № 356977, Н електронної гармати 01 В 7/00, Н 01 J 37/00, on 15 11 82, БИ №42, с Вона містить катодний вузол 1 з встановленим 291] Керування струмом променя газорозрядної в ньому катодом 2, керуючий електрод 3, катодний гармати ведуть шляхом зміни різниці потенціалів вузол магнетронної розрядної системи, що (електричного поля) як за величиною, так і за включає магнітопроводи 4,5, катод 6 магнетронної полярністю за межами області прискорення розрядної системи та магнітну катушку 7, анодний електронного променя між катодом і анодом в вузол 8, променевід 9 та магнітну лінзу 10 області плазмового джерела ІОНІВ Керуючий електрод 3, та катодний вузол магнетронної розрядної системи утворюють Недоліком цього відомого способу є мала плазмове джерело ІОНІВ, яке керується й газова та енергетична ефективність, що пов'язано розташоване перед анодним вузлом 8 та з низькою іонізаційною здатністю швидких променеводом 9 Між катодним 1 та анодним 8 електронів вузлами через баластний опір 11 включено В основу винаходу поставлена задача високовольтне джерело живлення 12, а між розробки газоразрядноі електронної гармати, в керуемим електродом 3 та катодним вузлом якій шляхом введення нових елементів магнетронної розрядної системи через баластний досягається підвищення її газової та енергетичної опір 13 підключено джерело живлення 14, яке ефективності керується В коло магнітної катушки 7 включено Поставлена задача вирішується тим, що джерело живлення 15, а в коло магнітної лінзи 10 газорозрядна електронна гармата, яка містить джерело живлення 16 Електрондий пучок 17 та розташовані уздовж осі електронного пучка плазма 18 утворюються при роботі газорозрядної катодний вузол, керуючий електрод та анодний електронної гармати вузол, які утворюють плазмове джерело ІОНІВ, керуючий електрод та анодний вузол виконані у Газорозрядна електронна гармата працює вигляді електродів магнетронної розрядної таким чином За допомогою вакуумних насосів та системи, які підключені до джерел електричного регуляторів мікропотоків газу (на кресленні не живлення Крім того, катод магнетронної розрядної показані) у внутрішній порожнині газорозрядної системи може бути виконаний неоднорідним по електронної гармати і порожнини катода 6 складу матеріалу і геометрії робочої поверхні, а магнетронної розрядної системи створюється також з емісійного матеріалу катода електронної робочий тиск газу 10 -10 1 Па На магнітну катушку гармати 7 магнетронної розрядної системи подають електричний струм від джерела живлення 15 і в В основу винаходу поставлена також задача зазорі між магнітопроводами 4-5 отримують вдосконалення способу керування газорозрядною магнітне поле з індукцією 0,1-0,5Гс, яке електронною гар матою-шляхом введення нових направлене поздовж поверхні катода 6 операцій з метою підвищення її газової та магнетронної розрядної системи енергетичної ефективності Поставлена задача вирішується тим, що При прикладенні між керуючим електродом 3 і спосіб керування газорозрядною електронною катодом 6 магнетронної розрядної системи різниці гарматою шляхом зміни параметрів плазмового потенціалів 100-500В в їх колі запалюється джерела ІОНІВ здійснюється тим, що керування її магнетронний розряд і утворюється плазма 18, яка вихідними параметрами виконують шляхом зміни служить джерелом ІОНІВ в колі катод 2 - анодний тиску газу, різниці потенціалів та магнітної індукції вузол 8 Іони плазми, які прискорюються в в магнетронній розрядній системі проміжку катод 2 - анодний вузол 8 високовольтного тліючого розряду, попадають на Використання магнетронного розряду в якості катод 2 та вибивають з його поверхні електрони, керуємого плазмового джерела ІОНІВ які формуються в електронний промінь 17, газорозрядної електронної гармати дозволяє фокусуються магнітною лінзою 10 та виводяться досягнути вказаного технічного результату, так ж через променевід 9 в технологічну камеру (на магнетронні розряди мають високу газову та кресленні не зображено) енергетичну ефективність Це забезпечується тим, що ПОВІЛЬНІ електрони, які емітуються катодом Керування вихідними параметрами магнетронної розрядної системи, здійснюють газорозрядної електронної гармати здійснюють азимутальний дрейф уздовж периметра цього зміною тиску газу в полості катодаи 6 катода, що забезпечує ефективну іонізацію атомів магнетронної розрядної системи, прискорюючої газу при його низькому тискові При цьому напруги між електродами магнетронної розрядної використовуються електричні поля, при яких системи (електрод 3 - електроди 4,5,6) за переріз зіткнень для іонізації електронним ударом допомогою джерела живлення 14 та магнітної максимальний індукції у внутрішній поверхні катода б магнетронної розрядної системи шляхом зміни Використання азимутального дрейфу струму в магнітній катушці 7 за допомогою електронів та умов, при яких переріз іонізації джерела живлення 15 Оптимальними режимами роботи магнетронної розрядної системи, що керується, будуть умови тиск газу (повітря, водень та ін) 1 10 -10 Па, напруга розряду - 100-500В, магнітна індукція - 0,1-0,5Гс Виконання катода - 6 неоднорідним по формі робочої поверхні і складу матеріалу дозволяє підвищити ефективність роботи магнетронної 60377 розрядної системи Порівняння систем керування прототипу та заявленої системи показують, що по газовій ефективності, яка дорівнює відношенню робочого тиску газу в прототипі і пропонованій системі, складає порядка 100, а по енергетичній ефективності, яка дорівнює відношенню потужності керування в прототипі та заявленій системі складає порядка 10 ФІГ. Комп ютерна верстка О В Кураєв Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності Львівська площа 8 м Київ МСП 04655 Україна ДП Український інститут промислової власності вул СІМІХОХЛОВИХ 15 м Київ 04119