Іонно-плазмові випромінювачі електронів для плавильної печі

Реферат: Пристрій для плавлення електропровідного металевого матеріалу, який містить вакуумну камеру, під, розташований у вакуумній камері, щонайменше один іонно-плазмовий випромінювач електронів та допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів, розташовані у вакуумній камері або суміжно з нею, кристалізатор або розпилювальний пристрій. Щонайменше один іонно-плазмовий випромінювач електронів виконаний з можливістю створення першого поля електронів і розміщений для спрямування першого поля електронів у вакуумну камеру. Допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів виконаний з можливістю створення другого поля електронів і виконаний з можливістю фокусування другого поля електронів так, що друга площа поперечного перерізу менша, ніж перша площа поперечного перерізу. Пристрій може містити орієнтувальний пристрій, виконаний з можливістю вибіркового орієнтування створеного допоміжним іонно-плазмовим випромінювачем електронів другого поля електронів всередині щонайменше зони першої площі поперечного перерізу. UA 111144 C2 (12) UA 111144 C2 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ОПИС Перехресне посилання на споріднені заявки Дана заявка вимагає пріоритет згідно з розділом 35 Зводу законів США, § 120, і є частковим продовженням заявки на патент США з порядковим № 12/055415, поданої 26 березня 2008 р., яка вимагає пріоритет згідно з розділом 35 Зводу законів США, § 119(е), попередньої заявки на патент США з порядковим № 60/909118, поданої 30 березня 2007 р. Обидві із вказаних раніше поданих заявок включені сюди по посиланню у всій їх повноті. Основи технології Галузь техніки Даний винахід стосується обладнання і методів для плавлення металів і металевих сплавів (надалі "сплавів"). Конкретніше, даний винахід стосується обладнання і методів з використанням електронів для плавлення або нагрівання сплавів і/або конденсату, що утворився всередині розплавлених сплавів. Опис рівня техніки Процес плавлення сплаву включає приготування шихти з відповідних матеріалів і потім плавлення шихти. Розплавлена шихта або "розплав" потім може бути рафінована і/або оброблена, щоб модифікувати хімію розплаву, видалити небажані компоненти з розплаву і/або впливати на мікроструктуру виробів, що відливаються з розплаву. Плавильні печі працюють або на електроенергії, або на спалюванні викопних палив, і вибір відповідного пристрою значною мірою залежить від відносної вартості і застосовуваних екологічних нормативів, а також від характеру матеріалу, що готується. Сьогодні доступна множина методів плавлення і плавильних пристроїв. Загальні класи методів плавлення включають, наприклад, індукційне плавлення (включаючи вакуумне індукційне плавлення), дугове плавлення (включаючи вакуумно-дугове гарнісажне плавлення), тигельне плавлення і електронно-променеве плавлення. Електронно-променеве плавлення звичайно включає використання термоіонних електронно-променевих гармат для генерування високоенергетичних, по суті лінійних потоків електронів, які використовуються для нагрівання матеріалів-мішеней. Термоіонні електроннопроменеві гармати працюють за допомогою пропускання струму по нитці розжарювання, тим самим нагріваючи нитку розжарювання до високої температури і спричиняючи "википання" електронів з нитки розжарювання. Генеровані електрони з нитки розжарювання потім фокусуються і прискорюються до мішені у формі дуже вузького, по суті лінійного електронного променя. Іонно-плазмову електронно-променеву гармату одного типу також використовували для отримання розплавів сплавів. Зокрема, електронно-променева гармата "тліючого розряду", описана в доповіді В.A. Чернова "Потужна високовольтна електронна гармата тліючого розряду і силовий блок на її основі" на Міжнародній конференції з електронно-променевого плавлення 1994 року (Рено, Невада), стор. 259-267, була вбудована в деякі плавильні печі, доступні від компанії "Антарес", м. Київ, Україна. Такі пристрої працюють за рахунок отримання холодної плазми з катіонами, які бомбардують катод і виробляють електрони, які фокусуються з утворенням по суті лінійного електронного променя. По суті лінійні електронні промені, що виробляються існуючими типами електроннопроменевих гармат, спрямовуються у вакуумовану плавильну камеру електронно-променевої плавильної печі і падають на матеріали, які необхідно плавити і/або підтримувати в розплавленому стані. Провідність електронів через електропровідні матеріали швидко нагріває їх до температури вищої їх конкретної температури плавлення. Володіючи високою енергією по 2 суті лінійних електронних променів, яка може становити, наприклад, приблизно 100 кВт/см , лінійні електронно-променеві гармати є джерелами тепла з дуже високою температурою і здатні легко перевищувати температури плавлення і, в деяких випадках, випаровування матеріалів, на які падають ці по суті лінійні промені. Використовуючи магнітне відхилення або подібні спрямовуючі засоби, по суті лінійними електронними променями сканують з високою частотою по матеріалах-мішенях всередині плавильної камери, що дозволяє спрямовувати промінь по широкій зоні і по мішенях, що мають різноманітні і складні форми. Оскільки електронно-променеве плавлення є способом нагрівання поверхні, воно звичайно дає лише мілку ванну розплаву, що може бути вигідним з точки зору обмеження пористості і сегрегації у відлитому злитку. Оскільки перегріта ванна рідкого металу, що виробляється електронним променем, розташована всередині вакуумного середовища плавильної камери печі, цей метод також має корисну тенденцію дегазувати розплавлений матеріал. Крім того, небажані металеві і неметалеві складові у сплаві, що мають відносно високий тиск парів, можуть бути вибірково випарувані в плавильній камері, тим самим підвищуючи чистоту сплаву. З іншого боку, потрібно враховувати випаровування бажаних складових, що виробляється 1 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сильно сфокусованим, по суті лінійним електронним променем. Небажане випаровування повинне враховуватися у виробництві і може значно ускладнити виробництво сплаву при використанні електронно-променевих плавильних печей. Різні способи плавлення і рафінування включають електронно-променеве плавлення вихідної сировини з використанням термоіонних електронних гармат. Краплинне плавлення є класичним способом, що використовується в плавильних печах з термоіонними електроннопроменевими гарматами для обробки тугоплавких металів, таких як, наприклад, тантал і ніобій. Вихідний матеріал у вигляді прутка звичайно подають в камеру печі, і сфокусований на прутку лінійний електронний промінь краплинно плавить матеріал безпосередньо в стаціонарний або витяжний кристалізатор. При литті у витяжний кристалізатор рівень ванни рідкого металу підтримується на верху зростаючого злитку за допомогою відсування (витягування) основи злитку. Вихідний матеріал рафінується в результаті описаних вище явищ дегазації і вибіркового випаровування. Метод електронно-променевого холодноподового плавлення звичайно використовують при обробці і переробці хімічно активних металів і сплавів. Сировину піддають краплинній плавці при падінні по суті лінійного електронного променя на кінець прутка сировини. Розплавлена сировина капає в кінцеву зону водоохолоджуваного мідного поду, утворюючи захисний гарнісаж. У міру того як розплавлений матеріал збирається в поді, він переливається і падає під дією сили тяжіння у витяжний кристалізатор або інший ливарний пристрій. Під час витримки розплавленого матеріалу всередині поду по суті лінійними електронними променями швидко сканують по поверхні матеріалу, підтримуючи його в розплавленому вигляді. Це також дає ефекти дегазації і рафінування розплавленого матеріалу за допомогою випаровування компонентів з високим тиском парів. Під також може бути виконаний з такими розмірами, щоб сприяти гравітаційному розділенню між твердими включеннями з низькою густиною і високою густиною, при якому оксидні та інші включення відносно низької густини залишаються в розплавленому металі протягом часу, достатнього для забезпечення розчинення, в той час як частинки високої густини осідають на дно і затримуються в гарнісажі. Беручи до уваги різні переваги традиційних методів електронно-променевого плавлення, було б вигідно додатково удосконалити цю технологію. Суть винаходу Згідно з одним не обмежуючим аспектом даного винаходу описаний пристрій для плавлення електропровідного металевого матеріалу. Пристрій містить вакуумну камеру, під, розташований у вакуумній камері, і щонайменше один іонно-плазмовий випромінювач електронів, розташований у вакуумній камері або суміжно з нею і розміщений для направлення першого поля електронів, що має першу площу поперечного перерізу, у вакуумну камеру. Перше поле електронів має достатню енергію для нагрівання електропровідного металевого матеріалу до його температури плавлення. Пристрій додатково містить щонайменше один з кристалізатора і розпилювального пристрою, розміщеного для прийому електропровідного металевого матеріалу з поду, і допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів, розташований у вакуумній камері або суміжно з нею і розміщений для направлення другого поля електронів, що має другу площу поперечного перерізу, у вакуумну камеру. Друге поле електронів має достатню енергію для щонайменше одного із нагрівання частин електропровідного металевого матеріалу до щонайменше його температури плавлення, плавлення будь-якого твердого конденсату всередині електропровідного металевого матеріалу і подачі тепла в зони утворюваного злитку. Перша площа поперечного перерізу першого поля електронів відрізняється від другої площі поперечного перерізу другого поля електронів. Друге поле електронів, які випромінюються допоміжним іонно-плазмовим випромінювачем електронів, є орієнтованим. Згідно з іншим необмежувальним аспектом даного винаходу описаний пристрій для плавлення електропровідного металевого матеріалу. Пристрій містить вакуумну камеру, під, розташований у вакуумній камері, і плавильний пристрій, виконаний з можливістю плавлення електропровідного металевого матеріалу. Пристрій додатково містить щонайменше один із кристалізатора і розпилювального пристрою, розміщеного для прийому розплавленого електропровідного металевого матеріалу з поду, і допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів, розташований у вакуумній камері або суміжно з нею і розміщений для направлення сфокусованого поля електронів, що має площу поперечного перерізу, у вакуумну камеру. Сфокусоване поле електронів має достатню енергію для щонайменше одного з плавлення частин електропровідного металевого матеріалу, плавлення твердого конденсату всередині електропровідного металевого матеріалу і нагрівання зон тверднучого злитку. Сфокусоване поле електронів є орієнтованим для направлення сфокусованого поля електронів до 2 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 щонайменше одного з частин електропровідного металевого матеріалу, твердого конденсату і тверднучого злитку. Згідно зі ще одним необмежувальним аспектом даного винаходу описаний пристрій для плавлення електропровідного металевого матеріалу. Пристрій містить допоміжний іонноплазмовий випромінювач електронів, виконаний з можливістю створення сфокусованого поля електронів з профілем поперечного перерізу, що має першу форму. Пристрій додатково містить систему орієнтування, виконану з можливістю направлення сфокусованого поля електронів для падіння сфокусованого поля електронів на щонайменше частину електропровідного металевого матеріалу для щонайменше одного з плавлення будь-яких затверділих частин електропровідного металевого матеріалу, плавлення будь-якого твердого конденсату всередині електропровідного металевого матеріалу і подачі тепла в зони утворюваного злитку. Згідно з іншим додатковим аспектом даного винаходу передбачений спосіб обробки матеріалу. Спосіб містить введення матеріалу, що містить щонайменше один з металу і металевого сплаву, в камеру печі, що підтримується при низькому тиску відносно атмосферного тиску, і генерування першого поля електронів, що має першу площу поперечного перерізу, з використанням щонайменше першого іонно-плазмового випромінювача електронів. Спосіб додатково містить піддавання матеріалу всередині камери печі впливу першого поля електронів для нагрівання матеріалу до температури вищої температури плавлення цього матеріалу і генерування другого поля електронів, що має другу площу поперечного перерізу, з використанням другого іонно-плазмового випромінювача електронів. Спосіб додатково містить піддавання щонайменше одного з будь-якого твердого конденсату всередині матеріалу, будьяких затверділих частин матеріалу і зон тверднучого злитку впливу другого поля електронів з використанням системи орієнтування для плавлення або нагрівання щонайменше одного із твердого конденсату, затверділих частин і зон тверднучого злитку. Перша площа поперечного перерізу першого поля електронів відрізняється від другої площі поперечного перерізу другого поля електронів. Згідно з іншим аспектом даного винаходу запропонований спосіб обробки матеріалу. Спосіб містить введення матеріалу, що містить щонайменше один з металу і металевого сплаву, в камеру печі, що підтримується при низькому тиску відносно атмосферного тиску, і піддавання матеріалу всередині камери печі впливу плавильного пристрою, виконаного з можливістю нагрівання матеріалу до температури вищої температури плавлення цього матеріалу. Спосіб додатково містить генерування сфокусованого поля електронів з використанням допоміжного іонно-плазмового випромінювача електронів і піддавання щонайменше одного з будь-якого твердого конденсату всередині матеріалу, будь-яких затверділих частин матеріалу і зон тверднучого злитку впливу сфокусованого поля електронів з використанням системи орієнтування для плавлення або нагрівання щонайменше одного з твердого конденсату, затверділих частин і зон тверднучого злитку. Згідно зі ще одним аспектом даного винаходу передбачений спосіб обробки матеріалу. Спосіб містить генерування сфокусованого поля електронів з профілем поперечного перерізу, що має першу форму, з використанням допоміжного іонно-плазмового випромінювача електронів, і орієнтування сфокусованого поля електронів для падіння сфокусованого поля електронів на матеріал і плавлення або нагрівання щонайменше одного з будь-якого твердого конденсату всередині матеріалу, будь-яких затверділих частин матеріалу і зон тверднучого злитку. Згідно з іншим аспектом даного винаходу передбачений спосіб генерування поля електронів для плавлення електропровідного матеріалу всередині плавильної печі. Спосіб містить забезпечення анода, що має першу нелінійну форму, подачу напруги на анод і отримання плазми, що містить позитивні катіони, на аноді. Спосіб додатково містить забезпечення катода, що має другу форму, розміщення катода відносно анода і подачу напруги на катод. Напруга пристосована для надання катоду негативного заряду. Спосіб додатково містить прискорення позитивних катіонів до катода для генерування вільних вторинних електронів і формування поля електронів з використанням вільних вторинних електронів. Поле електронів має профіль поперечного перерізу з третьою формою. Третя форма відповідає першій нелінійній формі анода. Короткий опис креслень Ознаки і переваги описаних тут пристроїв і способів можуть бути краще зрозумілі при звертанні до прикладених креслень, на яких: фіг. 1 - схематична ілюстрація в перерізі варіанту реалізації звичайної плавильної печі з термоіонною електронно-променевою гарматою; 3 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 фіг. 2 - спрощене зображення деяких компонентів варіанту реалізації дроторозрядного іонно-плазмового випромінювача електронів; фіг. 3 - схематична ілюстрація в перерізі одного необмежувального варіанту реалізації електронно-променевої плавильної печі з холодним подом, що включає множинні дроторозрядні іонно-плазмові випромінювачі електронів згідно з даним винаходом; фіг. 4 - схематична ілюстрація одного необмежувального варіанту реалізації дроторозрядного іонно-плазмового випромінювача електронів; фіг. 5 - схематична ілюстрація одного необмежувального варіанту реалізації згідно з даним винаходом електронно-променевої плавильної печі, що включає як джерело електронів, дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач електронів; фіг. 6 - вигляд в перспективі, частково в перерізі, одного необмежувального варіанту реалізації дроторозрядного іонно-плазмового випромінювача електронів, який може бути пристосований для використання в електронно-променевій плавильній печі згідно з даним винаходом; фіг. 7 - схема, яка ілюструє роботу дроторозрядного іонно-плазмового випромінювача електронів, показаного на фіг. 6; фіг. 8 - схематична ілюстрація в перерізі одного варіанту реалізації електронно-променевої плавильної печі з холодним подом згідно з даним винаходом; фіг. 9 - схематична ілюстрація в перерізі одного необмежувального варіанту реалізації електронно-променевої плавильної печі з холодним подом, що включає множинні іонноплазмові випромінювачі електронів і допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів згідно з даним винаходом; фіг. 10 - схематична ілюстрація в перерізі одного необмежувального варіанту реалізації електронно-променевої плавильної печі з холодним подом, що включає допоміжний іонноплазмовий випромінювач електронів згідно з даним винаходом; фіг. 11 - схематична ілюстрація одного необмежувального варіанту реалізації системи орієнтування для допоміжного іонно-плазмового випромінювача електронів згідно з даним винаходом; фіг. 12 - схематична ілюстрація зверху одного необмежувального варіанту реалізації системи орієнтування для допоміжного іонно-плазмового випромінювача електронів згідно з даним винаходом; фіг. 13 - схематична ілюстрація на вигляді зверху одного необмежувального варіанту реалізації допоміжного іонно-плазмового випромінювача електронів згідно з даним винаходом; фіг. 14 - інша схематична ілюстрація на вигляді зверху одного необмежувального варіанту реалізації допоміжного іонно-плазмового випромінювача електронів згідно з даним винаходом; і фіг. 15 - ще одна схематична ілюстрація на вигляді зверху одного необмежувального варіанту реалізації допоміжного іонно-плазмового випромінювача електронів згідно з даним винаходом. Читач зможе оцінити вказані вище, а також інші подробиці при розгляді нижченаведеного докладного опису деяких необмежувальних варіантів реалізації пристроїв і способів згідно з даним винаходом. Читач також може зрозуміти деякі з таких додаткових подробиць при здійсненні або використанні описаних тут пристроїв і способів. Докладний опис деяких необмежувальних варіантів реалізації У даному описі необмежувальних варіантів реалізації винаходу, крім робочих прикладів або де вказано інше, всі числа, що виражають кількості або характеристики інгредієнтів і продуктів, умов обробки і т. п., потрібно розуміти як модифіковані у всіх випадках терміном "приблизно". Відповідно, якщо не вказано інше, будь-які чисельні параметри, наведені в нижченаведеному описі, є наближеними величинами, які можуть змінюватися залежно від бажаних властивостей, які потрібно отримати в пристрої і способах згідно з даним винаходом. Нарешті і не як спробу обмежити застосування доктрини еквівалентів до об'єму формули винаходу, кожний чисельний параметр повинен бути щонайменше витлумачений в світлі числа вказаних значних цифр, та із застосуванням звичайних методик округлення. Будь-який патент, публікація або інший матеріал розкриття, повністю або частково, який вказаний як включений сюди по посиланню, включений сюди лише в тій мірі, що включений матеріал не суперечить існуючим визначенням, формулюванням або іншим матеріалам розкриття, викладеним в цьому описі. Як таке і до необхідних меж, наведене тут розкриття замінює собою будь-який суперечний матеріал, включений сюди по посиланню. Будь-який матеріал або його частина, яка вказана як включена сюди по посиланню, але яка суперечить існуючим визначенням, формулюванням або іншим наведеним тут матеріалам розкриття, 4 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 включена тільки в тій мірі, яка не створює суперечності між включеним матеріалом і наявним матеріалом розкриття. Даний винахід частково направлений на поліпшену конструкцію електронно-променевої печі для плавлення металів і металевих сплавів і/або для підтримки матеріалів в розплавленому стані для використання при виготовленні металевих виливків або порошків. Звичайна плавильна піч з термоіонною електронно-променевою гарматою схематично показана на фіг. 1. Піч 110 включає в себе вакуумну камеру 114, оточену стінкою 115 камери. Множинні термоіонні електронно-променеві гармати 116 розміщені зовні камери 114 і суміжно з нею і спрямовують окремі лінійні електронні промені 118 в камеру 114. Вихідний матеріал у вигляді металевого прутка 120 і легувального порошку 122 вводять в камеру 114 звичайним пристроєм (живильником) 119, що подає пруток, і звичайним пристроєм (живильником) 117, що подає частинки або гранули, відповідно. Лінійний електронний промінь 118 однієї з електроннопроменевих гармат 116 падає на кінець прутка 120 і плавить його, і отриманий розплавлений сплав 124 стікає у водоохолоджуваний мідний рафінуючий під 126 ("холодний під") всередині камери 114. Термоіонні електронно-променеві гармати 116 мають звичайну конструкцію і генерують електрони за допомогою нагрівання відповідного матеріалу нитки розжарювання. Гармати 116 фокусують генеровані електрони в точку, і ці електрони викидаються з гармат 116 у вигляді щільно сфокусованого, по суті лінійного променя. Таким чином, електрони, що викидаються з гармат 116, по суті падають на мішень як точкове джерело. Нагрівання мішені точковим джерелом електронів полегшується скануванням (раструванням) лінійних електронних променів 118 по щонайменше частині мішеней, подібно до режиму сканування електронів по люмінофорному екрану електронно-променевої трубки телевізора. Сканування по суті лінійним електронним променем 118 термоіонної електронно-променевої гармати 116 по кінцевій зоні прутка 120, наприклад, плавить пруток 120. Звертаючись далі до фіг. 1, рідкий сплав 124, наплавлений в поді 126, підтримується в розплавленому стані скануванням деяких з по суті лінійних електронних променів 118 по поверхні рідкого сплаву 124 із заданим і запрограмованим малюнком (растром). Порошкові або гранульовані легуючі матеріали 122, що вводяться в рідкий сплав 124 живильником 117, входять до складу розплавленого матеріалу. Рідкий сплав 124 просувається по поду 126 і стікає з поду під дією сили тяжіння в мідний витяжний кристалізатор 130. Витяжний кристалізатор 130 включає в себе виконану з можливістю зворотно-поступального руху основу 134 для того, щоб вміщувати довжину зростаючого злитку 132. Рідкий сплав 124 спочатку збирається у витяжному кристалізаторі 130 у вигляді ванни 131 розплаву і поступово твердне (кристалізується) в злиток 132. Зіткнення електронів з ванною 131 розплаву за допомогою сканування одним або більше з по суті лінійних електронних променів 118 по поверхні ванни вигідним чином підтримує зони ванни 131, особливо на межах ванни, в розплавленому стані. У печах з використанням одного або більше по суті лінійних електронних променів для нагрівання матеріалу в камері печі, такій як звичайна плавильна піч з термоіонною електроннопроменевою гарматою, сплави, що включають леткі елементи, тобто елементи з відносно високим тиском парів при температурах плавлення в печі, схильні випаровуватися з ванни розплаву і конденсуватися на відносно холодних стінках камери печі. (Звичайні легуючі елементи, що мають відносно високий тиск парів при температурах, що звичайно досягаються при плавленні електронним променем, включають, наприклад, алюміній і хром). Технологія плавлення по суті лінійним електронним променем є такою, що особливо сприяє випаровуванню, що є значним недоліком звичайних електронно-променевих печей при сплавленні (легуванні), протилежно рафінуванню або очищенню, через щонайменше дві причини. По-перше, загальний і локальний хімічний склад сплаву стає важко контролювати під час плавлення через неминучі втрати сильно летких елементів з ванни розплаву. По-друге, конденсат випаруваних елементів має тенденцію з часом накопичуватися на стінках печі і може падати назад в розплав, тим самим забруднюючи розплав включеннями і виробляючи локалізовані зміни хімічного складу розплаву. Не маючи наміру бути пов'язаними якою-небудь конкретною теорією, автори винаходу вважають, що наведені вище недоліки звичайних електронно-променевих плавильних печей виходять з дії звичайних по суті лінійних електронних променів на матеріали, що обробляються всередині електронно-променевих печей. Як передбачалося вище в зв'язку з описом фіг. 1, в звичайній технології електронно-променевого холодноподового плавлення використовуються по суті лінійні електронні промені як для плавлення введених в піч вихідних матеріалів, так і для підтримки температури розплавленого матеріалу по мірі того, як він протікає вздовж і зверху холодного поду і в ливарну форму (кристалізатор). Такі печі звичайно включають множинні джерела електронних променів, причому кожне джерело дає по суті лінійний електронний 5 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 промінь, який є по суті точковим джерелом. Цими "точками" інтенсивної концентрації електронів необхідно швидко сканувати по підлягаючих нагріванню площах так, щоб середня температура, яка необхідна для розплавлення матеріалу і дозволяє розплавленому матеріалу адекватно протікати, досягалася по всій площі мішені. Однак, через точкову природу джерела лінійних електронних променів, та пляма, на якій електронний промінь падає на сплав, нагрівається до надзвичайно високої температури. Це явище локалізованого інтенсивного нагрівання може спостерігатися як видиме біле випромінювання, яке випромінюється з тієї конкретної плями, на якій електронний промінь падає на твердий або рідкий сплав всередині печі. Представляється, що ефект інтенсивного перегрівання, який відбувається в цих плямах, однаковий з високим вакуумом, що підтримується в камері печі, легко випаровує відносно леткі елементи в сплаві, що призводить до надмірного випаровування летких елементів і конденсації забруднень на стінках камери. Як вказано вище, така конденсація викликає ризик забруднення ванни, оскільки конденсований матеріал падає назад в рідкий сплав, і це може призводити, наприклад, до помітних неоднорідностей складу у відлитих злитках. Описана тут вдосконалена конструкція електронно-променевої плавильної печі передбачає використання одного або більше іонно-плазмових випромінювачів електронів, таких як дроторозрядні іонно-плазмові випромінювачі електронів, наприклад, як щонайменше частини джерела електронів в такій печі. І хоч як зразкові іонно-плазмові випромінювачі електронів тут розкриті дроторозрядні іонно-плазмові випромінювачі електронів, буде зрозуміло, що згідно з даним винаходом можуть використовуватися і інші відповідні іонно-плазмові випромінювачі електронів (наприклад, недроторозрядні іонно-плазмові випромінювачі електронів), як описано детальніше нижче. Терміни, що використовуються тут, "іонно-плазмовий випромінювач електронів" ("ion plasma electron emitter") і "дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач електронів" ("wire-discharge ion plasma electron emitter") належать до пристрою, який створює відносно широке, нелінійне поле електронів за допомогою зіткнення позитивно заряджених іонів з катодом і тим самим виділення поля вторинних електронів з катода. Електронний промінь, створений іонно-плазмовим випромінювачем електронів, не є лінійним променем, а замість цього є тривимірним полем або "широким потоком" електронів, який при зіткненні з мішенню покриває двовимірну область (зону), яка є дуже великою відносно малої плями, що покривається при падінні на мішень по суті лінійного електронного променя. Як таке, поле електронів, що виробляється іонно-плазмовими випромінювачами електронів, називається тут "широким" полем електронів порівняно з відносно набагато меншою точкою контакту, що створюється звичайними електронними гарматами, що використовуються в електроннопроменевих плавильних печах. Дроторозрядні іонно-плазмові випромінювачі електронів відомі в техніці (для використання за призначеннями, що не належать до даної галузі техніки) і називаються по-різному, наприклад, "дротяними іонно-плазмовими електронними" гарматами або випромінювачами ("wire ion plasma (WIP) electron" guns or emitters), просто "WIP електронними" гарматами або випромінювачами і, дещо вводячи в оману, "лінійними випромінювачами електронного променя" (вказуючи на лінійну природу дротяного електроду(ів), що виробляє плазму, в рамках деяких варіантів реалізації пристроїв). Дроторозрядні іонно-плазмові випромінювачі електронів доступні з множиною конструкцій, але всі такі випромінювачі мають деякі загальні фундаментальні конструктивні ознаки. Кожний такий випромінювач включає в себе плазмову або іонізаційну зону, що включає джерело позитивних іонів у вигляді подовженого дротяного анода для створення плазми, що містить катіони, і катод, який віднесений від дроту і розміщений для перехоплювання (затримання) позитивних іонів, що генеруються дротом. На катод подається велика негативна напруга, що спричиняє прискорення частки позитивних іонів в плазмі, що генерується дротяним джерелом позитивних іонів, до поверхні катода і зіткнення з нею таким чином, що з катода випускаються вторинні електрони ("первинні" електрони присутні всередині плазми нарівні з позитивними іонами). Вторинні іони, отримані з поверхні катода, формують нелінійне поле електронів, яке звичайно має тривимірну форму плазми позитивних іонів, що падає на катод. Вторинні іони потім прискорюються від положення поблизу катода назад до анода, випробовуючи декілька зіткнень в процесі проходження через газ низького тиску всередині випромінювача. Завдяки належному конструюванню і розташуванню різних компонентів дроторозрядного іонноплазмового випромінювача електронів, на катоді може бути сформоване широке поле швидких вторинних електронів і прискорене від випромінювача до мішені. На фіг. 2 показане спрощене зображення компонентів дроторозрядного іонно-плазмового випромінювача електронів, в якому струм подається до тонкого дротяного анода 12 для генерування плазми 14. Позитивні іони 16 всередині плазми 14 прискорюються до негативно зарядженого катода 18 і стикаються з ним, 6 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вивільняючи широку хмару 20 вторинних електронів, яка прискорюється в напрямку анода 12 під дією електричного поля між електродами і до мішені. Відповідно до одного необмежувального варіанту реалізації згідно з даним винаходом, пристрій для плавлення електропровідного металевого матеріалу у вигляді електроннопроменевої плавильної печі включає в себе вакуумну камеру (плавильну камеру) і під, розташований у вакуумній камері і пристосований для утримування розплавленого матеріалу. Щонайменше один дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач електронів розташований у вакуумній камері або суміжно з нею і розміщений для направлення нелінійного, широкого поля електронів, що генеруються випромінювачем, в камеру. Дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач електронів проводить нелінійне поле електронів, що має достатню енергію для нагрівання електропровідного металевого матеріалу до його температури плавлення. Кристалізатор або інший ливарний або розпилювальний пристрій розташований в сполученні з камерою і розміщений і пристосований для прийому матеріалу з поду. Піч може використовуватися для плавлення будь-якого матеріалу, який може бути розплавлений з використанням звичайної електронно-променевої плавильної печі, такого як, наприклад, титан, титанові сплави, вольфрам, ніобій, тантал, платина, паладій, цирконій, іридій, нікель, сплави на основі нікелю, залізо, сплави на основі заліза, кобальт і сплави на основі кобальту. Варіанти реалізації електронно-променевої плавильної печі згідно з даним винаходом можуть включати один або більше пристроїв для подачі матеріалу (живильників), що пристосовані для введення електропровідних матеріалів або інших легуючих добавок у вакуумну камеру. Переважно, живильники вводять матеріали у вакуумну камеру в положенні вище або над щонайменше однією зоною поду так, що сила тяжіння буде забезпечувати падіння матеріалів, в твердій або рідкій формі, вниз і в під. Типи живильників можуть включати, наприклад, живильники прутка і живильники дроту, і вибраний тип живильника буде залежати від конкретних вимог до конструкції печі. У деяких варіантах реалізації печі, згідно з даним винаходом, живильник матеріалу і щонайменше один із згаданих одного або більше дроторозрядних іонно-плазмових випромінювачів електронів печі розташовані так, що поле електронів, які випромінюються дроторозрядним іонно-плазмовим випромінювачем електронів, щонайменше частково, падає на матеріал, що вводиться в камеру живильником. Якщо матеріал, який вводиться у вакуумну камеру живильником, є електропровідним, то поле електронів, якщо воно має достатню силу, буде нагрівати і плавити матеріал. Під, включений у варіанти реалізації плавильної печі згідно з даним винаходом, може бути вибраний з різних типів подів, відомих в даній галузі техніки. Наприклад, піч може бути по своєму характеру електронно-променевою плавильною піччю з холодним подом, що включає холодний під або, конкретніше, наприклад, водоохолоджуваний мідний холодний під у вакуумній камері. Як відомо середнім фахівцям, холодний під включає охолоджуючий засіб, що спричиняє застигання розплавленого матеріалу всередині поду на поверхні поду і утворення на ньому захисного шару. Як інший приклад, під може бути "автогенним" подом, який є подом, який покритий сплавом або виготовлений зі сплаву, який плавлять в печі, і в такому випадку донна поверхня поду також може бути забезпечена водяним охолоджуванням для запобігання прогорання. Конкретний під, включений у вакуумну камеру, може включати зону утримування розплавленого матеріалу, в якій розплавлений матеріал знаходиться протягом деякого часу витримки перед проходженням до ливарного або розпилювального пристрою, що проточно сполучається з вакуумною камерою. У деяких варіантах реалізації печі згідно з даним винаходом, під і щонайменше один із згаданих одного або більше дроторозрядних іонноплазмових випромінювачів електронів печі розташовані так, що поле електронів, що випромінюється дроторозрядним іонно-плазмовим випромінювачем електронів, щонайменше частково, падає на зону утримування розплавленого матеріалу. Таким чином, поле електронів може застосовуватися для підтримки матеріалу всередині зони утримування розплавленого матеріалу в розплавленому стані, і нагрівна дія поля електронів може також служити дегазації і рафінуванню розплавленого матеріалу. Деякі необмежувальні варіанти реалізації печі згідно з даним винаходом включають кристалізатор для розливання розплавленого матеріалу. Кристалізатор може бути будь-яким відповідним кристалізатором, відомим в даній галузі техніки, таким як, наприклад, стаціонарний кристалізатор, витяжний кристалізатор або кристалізатор безперервного розливання. Альтернативно, піч може включати в себе розпилювальний пристрій або може бути пов'язана з розпилювальним пристроєм для отримання, наприклад, порошкового матеріалу з розплавленого матеріалу. 7 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Один конкретний необмежувальний варіант реалізації електронно-променевої плавильної печі згідно з даним винаходом включає вакуумну камеру і під, розташований у вакуумній камері, причому під включає зону утримування розплавленого матеріалу. Піч додатково включає в себе один або більше дроторозрядних іонно-плазмових випромінювачів електронів, розташованих у вакуумній камері або суміжно з нею. Під і згаданий щонайменше один дроторозрядний іонноплазмовий випромінювач електронів розташовані так, що поле електронів, що створюється випромінювачем, щонайменше частково, падає на зону утримування розплавленого матеріалу. Витяжний кристалізатор сполучається з вакуумною камерою і розміщений для прийому розплавленого матеріалу з поду. Щонайменше один живильник включений до складу печі і пристосований для введення матеріалу у вакуумну камеру в положенні над щонайменше однією зоною поду. Будь-який прийнятний дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач електронів може використовуватися в зв'язку з пристроєм згідно з даним винаходом. Прийнятні варіанти реалізації дроторозрядних іонно-плазмових випромінювачів електронів розкриті, наприклад, в патентах США №№ 4025818, 4642522, 4694222, 4755722 і 4786844, повні описи яких включені сюди по посиланню. Прийнятні випромінювачі включають здатні створювати нелінійне, широке електронне поле, яке може бути спрямоване у вакуумну камеру печі і яке буде нагрівати електропровідні вихідні матеріали, вміщені в камеру печі, до бажаної температури. У одному варіанті реалізації дроторозрядного іонно-плазмового випромінювача електронів цей випромінювач включає в себе плазмову зону і катодну зону. Плазмова зона включає в себе щонайменше один подовжений дротяний анод, пристосований для утворення плазми, що містить позитивні іони. Катодна зона включає в себе катод, який електрично сполучений з високовольтним джерелом живлення, пристосованим для надання катоду негативного заряду. У дроторозрядному іонно-плазмовому випромінювачі електронів електрод, що використовується для створення плазми, може являти собою один дріт або множину дротів, розміщених вздовж довжини плазмової зони. Щонайменше частина катода, що бомбардується позитивними іонами, складається з матеріалу, придатного для генерування електронів. Деякі необмежувальні варіанти реалізації катода, розташованого в катодній зоні випромінювача, також можуть включати вкладиш, такий як, наприклад, вкладиш з молібдену, що має високу температуру плавлення і низьку роботу виходу для полегшення генерування електронів. Катод і анод розміщені один відносно одного так, що позитивні іони в плазмі, що генерується дротяним анодом, прискорюються до катода і стикаються з ним під впливом електричного поля між електродами, вивільняючи широке поле вторинних електронів з катода. Деякі необмежувальні варіанти реалізації дроторозрядного іонно-плазмового випромінювача електронів включають щонайменше одне придатне проникне для електронів вікно, таке як тонка проникна для електронів титанова або алюмінієва фольга, яке відкрите через стінку вакуумної камери печі. Альтернативні матеріали, з яких може бути виконане проникне для електронів вікно, включають, наприклад, нітрид бору (BN), алмаз і деякі інші матеріали, що складаються з елементів з малим атомним числом. Як обговорюється тут, інші варіанти реалізації дроторозрядного іонно-плазмового випромінювача електронів не включають проникне для електронів вікно, і в цьому випадку плазмова зона випромінювача проточно сполучається з вакуумною камерою, що містить розплавлений матеріал. У будь-якому випадку, отримане велике поле електронів входить у камеру печі і може бомбардувати матеріал усередині камери. Якщо проникне для електронів вікно відділяє внутрішній простір випромінювача електронів від вакуумної камери (як обговорюється тут далі), то поле електронів проходить через це вікно в міру того, як воно викидається з випромінювача електронів у вакуумну камеру. У деяких необмежувальних варіантах реалізації дроторозрядного іонноплазмового випромінювача електронів високовольтне джерело живлення, електрично з'єднане з катодом, заживлює катод до негативної напруги більше 20000 вольт. Негативна напруга виконує функції прискорення позитивних іонів у плазмі до катода і потім відштовхування поля вторинних електронів від катода і до анода. Проникне для електронів вікно необхідне, якщо тиск усередині дроторозрядного іонноплазмового випромінювача електронів значно відрізняється від тиску усередині камери печі, і в такому випадку фольгове вікно служить для ізоляції двох суміжних зон з розрізнюваним тиском. Перевага дроторозрядних іонно-плазмових випромінювачів електронів відносно випромінювачів електронів, не містять газу, таких як термоіонні електронно-променеві гармати, полягає в тому, що дроторозрядні іонно-плазмові випромінювачі електронів повинні включати газ у межах плазмової зони, щоб служити джерелом плазми. Хоча дроторозрядні іонно-плазмові випромінювачі електронів можуть працювати при дуже низьких тисках газу, такі пристрої також можуть ефективно працювати при відносно високих тисках газу. Навпаки, звичайні електронно 8 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 променеві плавильні печі звичайно працюють в умовах наднизького вакууму, і в цьому випадку проникне для електронів вікно було б необхідне для відділення газової атмосфери усередині дроторозрядного іонно-плазмового випромінювача електронів і близького до вакууму середовища усередині камери печі. Однак представляється, що випаровування летких елементів усередині камери печі можна зменшувати за допомогою підвищення тиску газу усередині камери печі за межі наднизьких рівнів звичайних лінійних електронно-променевих плавильних печей (з термоіонним випромінювачем). Ці звичайні рівні тисків звичайно -3 -3 знаходяться в межах від 10 до 7,5 μ (від 10 до 1 Па) і не перевищують 15 μ (2 Па). Збільшення тиску усередині камери печі за межі звичайних рівнів, тобто до тисків, що перевищують 40 μ (5,3 Па) або, переважніше, що перевищують 300 μ (40 Па), збільшує тиск на поверхні розплавленого матеріалу усередині печі і тим самим зменшує рушійну силу небажаного випаровування. Наприклад, дані, представлені в роботі Дюваля (H. Duval) та ін. "Теоретичний і експериментальний підхід до випаровування у вакуумній металургії", припускають, що відбувається значне скорочення перенесення парів хрому при тиску 66,7 Па (500 мТорр) аргону щодо тиску 4,27 Па (35 мТорр) аргону. Оскільки дроторозрядні іонноплазмові випромінювачі електронів уже вимагають середовище з деяким парціальним тиском газу (звичайно гелію) для їхньої роботи, автори даного винаходу вважають за можливе, що і дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач електронів, і камера печі могли б працювати при, по суті, однаковому тиску, причому цей тиск достатньо високий, щоб забезпечувати роботу випромінювача електронів, а також вищий, ніж у звичайних електронно-променевих печах, тим самим знижуючи небажане випаровування усередині камери печі. У такому випадку проникне для електронів вікно може бути виключене, так що газове середовище усередині випромінювача і камери печі, по суті, однакове. Альтернативно, в іншому варіанті реалізації дроторозрядного іонно-плазмового випромінювача електронів, електрони, що генеруються випромінювачем, проходять через непроникне для газу вікно, що проникне для електронів, при цьому тиск іонізованого газу усередині випромінювача придатний для роботи випромінювача електронів, а камера печі працює при більшому тиску, ніж звичайні тиски в електроннопроменевих печах, і придатний для мінімізації або зменшення небажаного випару. Буде зрозуміло, що зменшення небажаного випаровування елементів було б оптимізоване за допомогою використання одного або більше дроторозрядних іонно-плазмових випромінювачів електронів, що не створюють точок інтенсивного нагрівання, поряд з вищими тисками камери печі, ніж у звичайних електронно-променевих печах. Подальше обговорення можливих варіантів реалізації електронно-променевої плавильної печі і можливих варіантів реалізації дроторозрядного іонно-плазмового випромінювача електронів, що використовується в зв'язку з піччю згідно з даним винаходом, наведене нижче. На фіг. 3 схематично проілюстрований один можливий необмежувальний варіант реалізації вдосконаленої електронно-променевої плавильної печі згідно з даним винаходом. Піч 210 включає в себе вакуумну камеру 214, щонайменше частково, обмежену стінкою 215 камери. Дроторозрядні іонно-плазмові випромінювачі 216 електронів розташовані зовні і суміжно з камерою 214. Дроторозрядні іонно-плазмові випромінювачі 216 електронів видають широкі електронні поля 218 у внутрішній простір камери 214. Подібно до звичайної печі 110, показаної на фіг. 1, пруток 220 сплаву вводиться в камеру 214 живильником 219 прутка. Рідкий сплав 226 виходить при падінні широкого електронного поля 218 від щонайменше одного дроторозрядного іонно-плазмового випромінювача 216 електронів на пруток 220. Рідкий сплав 226, що виплавляється з прутка 220, капає у водоохолоджуваний мідний під 224 і протягом деякого часу витримки знаходиться в поді 224, де він нагрівається, дегазується і рафінується одним або більше з широких електронних полів 218, що виробляються випромінювачами 216. Рідкий сплав 226 зрештою стікає з поду 224 в мідний кристалізатор 230 і утворює ванну 231 розплаву. Ванна 231 розплаву зрештою і поступово твердне в кристалізаторі 230, утворюючи злиток 232. Щонайменше одне з широких електронних полів 218 переважно нагріває рідкий сплав всередині ванни 231 вигідним для регулювання швидкості твердіння утворюваного злитку 232 чином. Як обговорюється вище, дроторозрядні іонно-плазмові випромінювачі 216 електронів печі 210 призначені для генерування поля або "широкого потоку" швидких електронів, що покриває широку площу відносно точкового покриття по суті лінійного променя, що створюється електронно-променевими гарматами, що використовуються в звичайних електроннопроменевих печах. Випромінювачі 216 поля електронів поширюють електрони по широкій площі і бомбардують матеріали, що підлягають розплавленню і/або підтримці в розплавленому стані всередині печі 210. Оскільки поле електронів, що виробляється ним, буде покривати широку площу всередині камери печі, дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач електронів буде підтримувати рівномірнішу температуру всередині електронно-променевої плавильної печі 9 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 відносно звичайної електронно-променевої печі, а також обходитися без необхідності в скануванні сильно сфокусованою плямою електронів. Проте, деякі варіанти реалізації електронно-променевої печі згідно з даним винаходом можуть при бажанні включати компоненти, що генерують електричні поля, або інші прийнятні компоненти для орієнтування поля електронів, що генеруються одним або більше дроторозрядними іонно-плазмовими випромінювачами електронів. Наприклад, в печі 210 може бути бажано сканувати широким полем, що виробляється дроторозрядним іонно-плазмовим випромінювачем 216 електронів зі сторони в сторону для подачі додаткового тепла до меж поду 224. За допомогою "затоплення" відносно широкої площі полем швидких електронів, а не сканування по цій площі точковим джерелом електронів, ефект локалізованого інтенсивного нагрівання (наприклад, потужність на одиницю площі), пов'язаний з по суті лінійними електронними променями, який відбувається при використанні звичайних електронно-променевих плавильних печей, значно знижується. Це усуває або щонайменше значно знижує той ступінь, з яким небажано випаровуються відносно леткі легуючі елементи, оскільки точки відносно дуже високої температури не створюються. Це, в свою чергу, частково або повністю усуває проблеми контролю складу і забруднення, властиві звичайній конструкції електронно-променевої печі. Як вказано вище, різні варіанти реалізації дроторозрядних іонно-плазмових випромінювачів електронів звичайно включають один або більше подовжених дротяних анодів, що виробляють плазму позитивних іонів, причому ця плазма стикається з катодом, генеруючи поле вторинних електронів, які можуть бути прискорені для бомбардування мішені, яка повинна бути нагріта. Схематичне представлення однієї відомої конструкції дроторозрядного іонно-плазмового випромінювача електронів, що раніше використовується по інших, які не мають відношення до винаходу призначеннях, показано на фіг. 4. Цей випромінювач 310 включає в себе іонізаційну або плазмову зону 314, в якій створюється плазма позитивних іонів, і катодну зону 316, яка включає в себе катод 318. Плазмова зона 314 заповнена газом, що іонізується при низькому тиску, і цей газ іонізується в плазмовій зоні, створюючи плазму, що містить катіон. Наприклад, іонізаційна зона 314 може бути заповнена газоподібним гелієм, наприклад, при приблизно 20 мТорр. Подовжений дротяний анод 319 малого діаметра проходить по довжині плазмової зони 314. Позитивна напруга подається на дротяний анод 319 джерелом 322 живлення, і це ініціює іонізацію газоподібного гелію з отриманням плазми, що містить катіони гелію і вільні електрони ("первинні" електрони). Як тільки іонізація газоподібного гелію ініційована, плазма підтримується за рахунок подачі напруги на тонкий дротяний анод 319. Позитивно заряджені іони гелію в плазмі витягуються з іонізаційної камери 314 за допомогою витягувальної решітки 326, яка підтримується при високому негативному електричному потенціалі, і прискорюються у високовольтному проміжку в катодну зону 316, де катіони в плазмі бомбардують катод 318 високої негативної напруги. Катод 318 може бути, наприклад, таким, що має покриття або, що не має покриття металом або сплавом. Бомбардування іонами гелію катода 318 вибиває вторинні іони з катода 318. Високовольтний проміжок 328 прискорює вторинні іони в напрямку, протилежному напрямку руху катіонів гелію, через витягувальну решітку 326 і в плазмову зону 314, а потім через вікно 329 з тонкої металевої фольги, виконаної з матеріалу, відносно проникного для електронів. Як вказано вище, залежно від відносного тиску газу всередині випромінювача електронів і камери печі, може виявитися можливим виключити фольгове вікно 329, і тоді електрони, що виробляються випромінювачем, безпосередньо входили б в камеру печі. Дротяний електрод 319 і катод 318 можуть бути влаштовані і розташовані для кращого сприяння руху позитивно заряджених іонів гелію до катода 318. Крім того, катод 318 і витягувальна решітка 326 можуть бути влаштовані і розташовані для максимізації передачі вторинних електронів через решітку 326 і з профілем променя, придатним для проникнення через фольгове вікно 329, якщо воно є. Широке поле швидких електронів, що виходять з випромінювача 310, може бути спрямоване для бомбардування мішені, розміщеної навпроти фольгового вікна 329 і всередині вакуумної камери плавильної печі. Крім того, вікно 329 може бути виконане як можна тоншим, щоб максимізувати пропускання електронів від випромінювача 310. Як фольгове вікно 329, при необхідності, може використовуватися фольга з алюмінію або титану, що має товщину, яка допускає достатнє пропускання електронів, і також зберігає середовище низького вакууму всередині випромінювача 310. Інші придатно міцні і прийнятно прозорі для електронів матеріали, які можуть використовуватися як вікно в пристрої, якщо воно є, будуть відомі середнім фахівцям. Як обговорюється тут загалом, вікно 329 може бути виключене, якщо перепади тиску між внутрішнім простором випромінювача 310 і вакуумною камерою, що містить мішень, незначні. 10 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Згідно з даним винаходом один або більше дроторозрядних іонно-плазмових випромінювачів електронів, таких як, наприклад, випромінювач 310, можуть бути передбачені для подачі швидких електронів у вакуумну камеру електронно-променевої плавильної печі як заміна електронно-променевих гармат, що виробляють по суті лінійний електронний промінь. Як показано на фіг. 5, один необмежувальний варіант реалізації електронно-променевої плавильної печі 330 згідно з даним винаходом включає один або більше дроторозрядних іонноплазмових випромінювачів 310 електронів, розміщених суміжно з вакуумною камерою 311. Широке електронне поле 332 виходить з випромінювача 310 через плівкове вікно 329 і охоплює щонайменше одну зону поверхні рідкого сплаву 334 в поді 336, тим самим нагріваючи сплав для підтримки його в розплавленому стані. Оскільки електрони, що бомбардують сплав в поді 336, поширюються по відносно широкій зоні, енергія, сфокусована на розплавленому матеріалі в будь-якій конкретній локалізованій зоні, не є досить великою, щоб призводити до проблематичного рівня випаровування елементів зі сплаву, тим самим зменшуючи або усуваючи проблеми забруднення і неоднорідність сплаву, властиві використанню звичайних плавильних електронно-променевих печей. Як вказано вище, плівкове вікно 329 може бути виключене, якщо перепад робочого тиску між випромінювачем 310 і вакуумною камерою 311 незначний. Крім того, як вказано вище, вакуумна камера 311 переважно працює під тиском вище звичайного для додаткового зменшення або виключення небажаного випаровування елементів, і, в такому випадку, потреба в плівковому вікні, що відділяє випромінювач електронів від камери печі, буде знову залежати від конкретного перепаду тиску, властивого конструкції. Необов'язково, передбачені компоненти 340 для магнітного орієнтування широкого електронного поля з тим, щоб забезпечити можливість додатково поліпшеного контролю процесу плавлення всередині вакуумної камери 311. Хоч на фіг. 5 показаний спрощений вигляд одного варіанту реалізації дроторозрядної іонноплазмової електронної плавильної печі згідно з даним винаходом, що включає один єдиний випромінювач електронів, фахівцям в даній галузі техніки буде зрозуміло, що фактичні або альтернативні варіанти реалізації такого пристрою можуть мати множину дроторозрядних іонноплазмових випромінювачів електронів. Також буде очевидно, що один або більше дроторозрядних іонно-плазмових випромінювачів електронів можуть бути вбудовані в такий пристрій для: (1) плавлення вихідних матеріалів, що вводяться в піч у вигляді, наприклад, прутка або дроту зі сплаву; (2) підтримки рідкого сплаву, що міститься в поді печі, при температурі вищій температури плавлення сплаву (і, можливо, дегазації і/або рафінування рідкого сплаву); і (3) підтримка бажаних зон ванни розплаву на поверхні злитку, що відливається, що поступово просувається в розплавленому стані, тим самим впливаючи на швидкість твердіння злитку бажаним чином. Крім того, в деяких варіантах реалізації винаходу один або більше дроторозрядних іонно-плазмових випромінювачів електронів можуть використовуватися нарівні з однією або більше електронно-променевими гарматами, що виробляють звичайні по суті лінійні електронні промені. На фіг. 6 і 7 показані додаткові подробиці, що належать до одного можливого необмежувального варіанту реалізації дроторозрядного іонно-плазмового випромінювача 510 електронів, який може бути пристосований для використання як джерело швидких електронів у варіанті реалізації електронно-променевої плавильної печі згідно з даним винаходом. На фіг. 6 показаний вигляд в перспективі, частково в перерізі, варіанту реалізації дроторозрядного іонноплазмового випромінювача 510 електронів. На фіг. 7 показана принципова схема, яка ілюструє в спрощеній формі роботу випромінювача 510. Випромінювач 510 включає в себе електрично заземлену оболонку 513, яка включає в себе катодну зону 511, іонізаційну або плазмову зону 514 і проникне для електронів фольгове вікно 515. Подовжений дротяний електрод 516 тягнеться по довжині іонізаційної зони 514. Фольгове вікно 515 електрично сполучене з камерою 513 і тим самим утворює анод, який працює для прискорення електронів всередині камери 513 крізь неї для виходу з камери 513 в загальному напрямку, показаному стрілками "A". Камера 513 заповнена газоподібним гелієм при низькому тиску, такому як 1-10 мТорр, і живиться газом від джерела 517 подачі газу. Джерело 517 подачі газу зв'язане з оболонкою 513 трубкою 519, яка проходить через клапан 521. Низьковакуумне середовище підтримується в камері 513 насосом 523, який зв'язаний з камерою 513 трубкою 524. Катодна зона 511 включає в себе катод 518, який, в свою чергу, включає в себе вкладиш 520, встановлений на його нижній поверхні. Вкладиш 520 може складатися, наприклад, з молібдену, але може складатися з будь-якого матеріалу з придатним високим коефіцієнтом випускання вторинних електронів. Катод 518 придатним чином рівномірно віднесений від стінок оболонки 513 для запобігання пробою Пашена. Катод 518 сполучений з високовольтним джерелом 522 живлення кабелем 525, який проходить через ізолятор 526 і в резистор 528. 11 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Джерело 522 живлення подає високий негативний потенціал, наприклад, 200-300 кВ, до катода 518. Катод 518 і вкладиш 520 можуть придатним чином охолоджуватися, наприклад, циркулюючим по трубках 527 мастилом або іншим відповідним охолоджуючим рідким середовищем (рідиною). Іонізаційна зона 514 включає в себе множину тонких металевих ребер 530, які сполучені як електрично, так і механічно. Кожне ребро 530 включає центральний виріз для забезпечення проходження дротяного електрода 516 через іонізаційну камеру 514. Сторони ребер 530, повернені до катода 518, утворюють витягувальну решітку 534. Протилежна сторона всіх або частини ребер 530 забезпечує опорну решітку 536 для проникного для електронів фольгового вікна 515. Можуть бути передбачені охолоджуючі канали 540 для циркуляції охолоджуючого текучого середовища через ребра 530 і поблизу них для забезпечення відведення тепла з іонізаційної зони 514. Проникне для електронів фольгове вікно 515, яке може бути виконане, наприклад, з алюмінієвої або титанової фольги, утримується на решітці 536 і ущільнене відносно оболонки 513 кільцевим ущільнювачем або іншими конструкціями, достатніми для підтримки високовакуумного середовища газоподібного гелію всередині оболонки 513. У деяких варіантах реалізації випромінювача 510 передбачений газовий колектор для охолоджування фольгового вікна 515, наприклад, азотом, що знаходиться під тиском. Як обговорено тут в цілому, вікно 515 може бути виключене, якщо перепади тиску між внутрішнім простором камери 513 випромінювача 510 і камерою, що містить мішень для поля електронів, незначні. До дротяного електрода 516 підключений електричний пристрій 548 керування через з'єднувач 549. При приведенні в дію пристрою 548 керування дротяний електрод 516 збуджується до високого позитивного потенціалу, і гелій всередині іонізаційної зони 514 іонізується, створюючи плазму, що містить катіони гелію. Як тільки в іонізаційній зоні 514 ініційована плазма, катод 518 збуджується джерелом 522 живлення. Катіони гелію в іонізаційній зоні 514 електрично притягуються до катода 518 електричним полем, яке проходить від катода 518 в плазмову зону 514. Катіони гелію рухаються вздовж силових ліній поля, через витягувальну решітку 534 і в катодну зону 511. У катодній зоні 511 катіони гелію прискорюються повним потенціалом електричного поля, що генерується збудженим катодом 518, і примусово бомбардують катод 518 у вигляді колімованого пучка катіонів. Бомбардуючі катіони вивільняють вторинні іони із вкладиша 520. Поле вторинних електронів, що виробляються вкладишем 520, прискорюється в напрямку, протилежному напрямку руху катіонів гелію, до дротяного електрода 516 і через фольгове вікно 515, якщо воно є. Може бути передбачений засіб для контролю фактичного тиску газу всередині камери 513, оскільки зміни тиску можуть впливати на густину іонної плазми гелію і, в свою чергу, густину поля вторинних електронів, що генерується на катоді 518. Початковий тиск може бути встановлений всередині оболонки 513 належним регулюванням клапана 521. Коли плазма, що містить катіон, ініційована в плазмовій зоні 514, може бути забезпечений засіб 550 контролю напруги для непрямого контролю миттєвого статичного тиску всередині камери 513. Підвищення напруги вказує на зниження тиску в камері. Вихідний сигнал засобу 550 контролю напруги використовується для керування клапаном 521 через контролер 552 клапана. Струмом, що подається до дротяного електрода 516 пристроєм 548 керування, також керують по сигналу засобу 550 контролю напруги. Використання сигналу, що генерується засобом 550 контролю напруги, для керування клапаном 521 подачі газу і пристроєм 548 керування забезпечує стійкий вихід поля електронів з випромінювача 510. Струм, що генерується випромінювачем 510, може визначатися густиною катіонів, що бомбардують катод 518. Густиною катіонів, що бомбардують катод 518, можна керувати за допомогою регулювання напруги на дротяному електроді 516 за допомогою пристрою 548 керування. Енергією електронів, які випромінюються з катода 518, можна керувати за допомогою регулювання напруги на катоді 518 за допомогою джерела 522 живлення. Як струмом, так і енергією випромінюваних електронів можна керувати незалежно, і залежності між цими параметрами і прикладеними напругами лінійні, роблячи керування випромінювачем 510 дієвим і ефективним. Навпаки, звичайними термоіонними електронно-променевими гарматами не можна керувати відповідним лінійним чином при регулюванні параметрів променя. На фіг. 8 показана схематична ілюстрація одного варіанту реалізації електронно-променевої плавильної печі згідно з даним винаходом, причому піч 610 включає два дроторозрядні іонноплазмові випромінювачі 614, 616 електронів, що мають конструкцію, показану загалом на фіг. 6 і 7 і, що обговорювалася вище в зв'язку цими фігурами. Піч 610 включає в себе вакуумну камеру 620, живильник 622 матеріалу і ливарний або розпилювальний пристрій 624. Струм, необхідний для роботи випромінювачів 614 і 616, як обговорювалося вище, подається до випромінювачів по лініях 626 живлення, і межа розділу (інтерфейс) між випромінювачами 614, 616 і вакуумною 12 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 камерою 620 включає в себе проникні для електронів фольгові вікна 634, 636, які дозволяють електронним полям 638, що генеруються випромінювачами 614, 616, входити у вакуумну камеру 620. Фольгові вікна 634, 636 можуть бути виключені, якщо робочий тиск всередині випромінювачів 614, 616 і вакуумної камери ідентичні або дещо відрізняються. Всередині вакуумної камери 620 можуть бути включені засоби 639 для магнітного орієнтування електронних полів 638 для забезпечення додаткового керування процесом. У вакуумній камері 620 розташований під 640, який може бути, наприклад, холодним подом. При роботі дроторозрядні іонно-плазмові випромінювачі 614, 616 електронів збуджуються і генерують електронні поля 618. Електропровідний вихідний матеріал 644 вводиться у вакуумну камеру 620 живильником 622, плавиться електронним полем 638, що випромінюється з випромінювача 614, і стікає краплями в під 640. Широке електронне поле 638, що випромінюється випромінювачем 616, нагріває, дегазує і рафінує розплавлений матеріал 642 при його знаходженні в поді 640. Розплавлений матеріал 642 просувається вздовж поду 640 і стікає в ливарний або розпилювальний пристрій 624 і обробляється до бажаного вигляду. Різні необмежувальні варіанти реалізації іонно-плазмових випромінювачів електронів, таких як, наприклад, що обговорювалися вище дроторозрядні іонно-плазмові випромінювачі електронів, за даним винаходом, можуть працювати при вищому тиску вакууму, ніж звичайні термоіонні електронно-променеві гармати. Робота плавильної печі при цьому вищому тиску може зменшувати випаровування летких елементів всередині розплавлюваних матеріалів, що також обговорювалася детальніше вище. Однак, якщо який-небудь з цих летких елементів все ж випаровується з розплавленого матеріалу навіть в умовах вищого тиску пари в плавильній печі і конденсується на відносно холодних стінках камери плавильної печі, конденсат, що утворився, може відділятися від стінок камери і падати в розплав. Конденсат, що падає в розплав, може забруднювати розплав включеннями і/або давати локалізовані зміни хімічного складу розплаву. Автор винаходу усвідомив, що було б вигідно розробити пристрої і способи для запобігання або придушення утворення такого конденсату в плавильних печах з іонноплазмовим випромінювачем електронів і в інших типах плавильних печей. По суті, даний винахід частково направлений на пристрій, що включає в себе щонайменше один допоміжний випромінювач електронів у вигляді іонно-плазмового випромінювача електронів, такого як, наприклад, дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач електронів, який виконаний з можливістю використання з плавильною піччю, що містить один або більше інших іонно-плазмових випромінювачів електронів, таких як, наприклад, дроторозрядні іонноплазмові випромінювачі електронів, для плавлення електропровідного металевого матеріалу. Інший необмежувальний варіант реалізації згідно з даним винаходом направлений на пристрій, що включає в себе щонайменше один допоміжний випромінювач електронів у вигляді іонноплазмового випромінювача електронів, такого як, наприклад, допоміжний дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач електронів, який виконаний з можливістю використання з плавильною піччю, що містить одну або більше термоіонних електронно-променевих гармат і/або інших плавильних пристроїв. Оскільки допоміжний випромінювач електронів згідно з даним винаходом містить іонно-плазмовий випромінювач електронів як джерело електронів, він згадується тут як допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів, як допоміжний випромінювач електронів або, в одному зразковому варіанті реалізації, як допоміжний дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач електронів. Фахівцям в даній галузі техніки при ознайомленні з даним описом буде зрозуміло, що хоч тут детально обговорені дроторозрядні іонно-плазмові випромінювачі електронів і допоміжні дроторозрядні іонно-плазмові випромінювачі електронів, будь-які інші відповідні іонно-плазмові випромінювачі електронів або допоміжні іонно-плазмові випромінювачі електронів можуть бути використані і входять в об'єм даного винаходу. Приклади інших відповідних іонно-плазмових випромінювачів електронів та інших відповідних допоміжних іонно-плазмових випромінювачів електронів обговорюються детальніше нижче. Крім того, як обговорюється нижче, "дріт" дроторозрядних іонно-плазмових випромінювачів електронів і допоміжних дроторозрядних іонно-плазмових випромінювачів електронів може бути сформований будь-якої прийнятної форми, такої як кругла, лінійна, квадратна, прямокутна, овальна, еліптична або трикутна форма, наприклад, для формування електронних полів, що мають різні за формою площі або профілі поперечного перерізу. У деяких необмежувальних варіантах реалізації допоміжний випромінювач електронів згідно з даним винаходом може містити дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач електронів, який виконаний і функціонує аналогічно або подібно до різних дроторозрядних іонно-плазмових випромінювачів електронів, що обговорювалися вище. Наприклад, допоміжний дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач електронів може містити плазмову зону, що включає в себе дротяний електрод, такий як подовжений дротяний анод, виконаний з можливістю створення 13 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 плазми, що містить позитивні іони, і катодну зону, що включає в себе катод, електрично сполучений з високовольтним джерелом живлення, виконаним з можливістю надання катоду негативного заряду. У різних необмежувальних варіантах реалізації катод може бути розміщений відносно дротяного електрода так, щоб позитивні іони, які генеруються дротяним електродом, прискорювалися до катода і бомбардували його, вивільняючи електрони з катода і створюючи електронне поле, наприклад, таке як сфокусоване електронне поле. Сфокусоване електронне поле може електромагнітно "фокусуватися" і/або спрямовуватися в належні зони плавильної камери, наприклад, за рахунок застосування електромагнітів. З метою даного винаходу фраза "сфокусоване електронне поле" означає поле, що має площу поперечного перерізу, щонайменше після електромагнітного фокусування, яка менша, ніж площа поперечного перерізу поля електронів, що випромінюється різними іонно-плазмовими випромінювачами електронів, що обговорюються вище (що згадується далі як "широке електронне поле"). Фокусування електронних полів може зробити електронні поля потужнішими, наприклад, забезпеченням більшої густини електронів на одиницю площі. Буде зрозуміло, що при посиланнях на "площу поперечного перерізу" або "профіль поперечного перерізу" електронного поля в даному винаході мається на увазі, що поперечні перерізи будуть взяті в напрямку, по суті перпендикулярному шляху руху різних електронних полів в конкретний момент часу. У деяких необмежувальних варіантах реалізації допоміжний дроторозрядний іонноплазмовий випромінювач електронів може працювати з вищою потужністю, ніж різні дроторозрядні іонно-плазмові випромінювачі електронів, що обговорювалися вище, для забезпечення вищої потужності, вищої густини електронів і/або сфокусованих електронних полів порівняно з менш потужними, менш густими, менш сфокусованими електронними полями, що генеруються різними дроторозрядними іонно-плазмовими випромінювачами електронів, що обговорювалися вище. У одному зразковому варіанті реалізації, якщо катод заряджений до вищої негативної напруги, то енергія електронів електронного поля буде більша в результаті вищої енергії вільних електронів, які виходять від катода. Додатково, якщо на анод буде подана вища напруга, то густина електронів електронного поля буде більшою внаслідок більшої кількості іонів, що створюються на аноді. У іншому зразковому варіанті реалізації вища напруга може бути подана і на анод, і на катод (негативна напруга) для створення більш високоенергетичного і більш густого електронного поля. Це електронне поле може потім електромагнітно фокусуватися і/або спрямовуватися до частин розплаву. По суті, сфокусоване електронне поле в таких варіантах реалізації може використовуватися, наприклад, для плавлення конденсату, конденсату всередині розплаву, затверділих частин всередині розплаву і/або нерозплавлених частин всередині розплаву. Сфокусоване електронне поле також може використовуватися для підтримки розплавленого матеріалу всередині вакуумної камери плавильної печі при відповідній температурі в різних зонах вакуумної камери. Можуть використовуватися більш високоенергетичні, більш густі /або більш сфокусовані електронні поля через обмежений час знаходження конденсату, затверділі частини і/або нерозплавлені частини всередині розплаву в зонах вакуумної камери. По суті, бажано розплавити конденсат, затверділі частини і/або нерозплавлені частини перед їх переміщенням в іншу зону вакуумної камери. Допоміжний дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач електронів також може бути пристосований або орієнтований так, що напрямок сфокусованого електронного поля, що генерується допоміжним випромінювачем електронів, може бути зміщений і/або спрямований в будь-яку іншу належну зону всередині вакуумної камери плавильної печі, наприклад, так, щоб воно падало на конкретну бажану мішень. У одному необмежувальному варіанті реалізації сфокусоване електронне поле може бомбардувати деяку зону утворюваного або тверднучого злитку, наприклад, щоб вигідно впливати на кінетику твердіння ванни 231 розплаву, а значить, і на характеристики твердого злитку 232. Фахівцям в даній галузі техніки буде зрозуміло, що допоміжні дроторозрядні іонно-плазмові випромінювачі електронів за даним винаходом можуть містити, наприклад, будь-які відповідні ознаки різних дроторозрядних іонно-плазмових випромінювачів електронів, описаних вище. Як такі, скорочено ці ознаки конкретно не вказані знову в цьому розділі відносно допоміжних дроторозрядних іонно-плазмових випромінювачів електронів. Буде зрозуміло, що будь-який компонент, елемент і/або вузол на фіг. 9-15, що має посилальну позицію, яка є такою ж, як у будь-якого компонента, елемента і/або вузла на фіг. 1-8, описаних вище, може бути аналогічним або подібним і може мати аналогічну або подібну конструкцію і/або функцію. Крім того, будьякий з компонентів, елементів і/або вузлів, описаних вище відносно різних зразкових варіантів реалізації, проілюстрованих на фіг. 1-8, може використовуватися в поєднанні з різними зразковими варіантами реалізації, описаними з посиланням на фіг. 9-15. 14 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У одному необмежувальному варіанті реалізації, як показано на фіг. 9, допоміжний дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач 700 електронів може бути розміщений у вакуумній камері 214 плавильної піч 210 або суміжно з нею. Допоміжний дроторозрядний іонноплазмовий випромінювач 700 електронів може використовуватися в поєднанні із згаданими одним або більше дроторозрядними іонно-плазмовими випромінювачами 216 електронів або незалежно від них. У одному необмежувальному варіанті реалізації один або більше дроторозрядних іонно-плазмових випромінювачів 216 електронів можуть використовуватися для нагрівання і плавлення прутка 220 металевого матеріалу, і один або більше дроторозрядних іонно-плазмових випромінювачів 216 електронів можуть використовуватися для нагрівання і рафінування розплавленого металевого матеріалу 226 в поді 224. У деяких необмежувальних варіантах реалізації допоміжний дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач 700 електронів може використовуватися для плавлення будь-якого конденсату, що утворився на стінках 215 вакуумної камери 214, і/або плавлення будь-яких затверділих частин, включаючи конденсат, в розплавленому металевому матеріалі, що міститься в поді 224. У інших необмежувальних варіантах реалізації допоміжний дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач електронів може використовуватися для нагрівання ванни 231 розплаву або інших зон утворюваного або тверднучого злитку 232, як обговорювалося тут. Відповідно, в різних необмежувальних варіантах реалізації допоміжний дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач 700 електронів може бути пристосований для вибіркового плавлення конденсату, що утворився на стінці 215 камери, і тим самим запобігання або зменшення ймовірності відділення твердого конденсату від стінки 215 камери і падіння в розплавлений матеріал 226. Крім того, в різних необмежувальних варіантах реалізації допоміжний дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач 700 електронів може бути пристосований для забезпечення додаткового нагрівання в бажаних зонах вздовж поду 224, наприклад, для плавлення твердих частинок, таких як конденсат, наприклад, всередині розплавленого матеріалу 226 і/або підтримки розплавленого матеріалу 226 в розплавленому стані в одній або більше зонах вздовж поду 224. Додатково, в різних необмежувальних варіантах реалізації допоміжний дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач 700 електронів може бути пристосований для нагрівання зон ванни 231 розплаву і надавання вигідного впливу на кінетику твердіння ванни 231 розплаву і характеристику злитку 232. Прикладання сфокусованого електронного поля, що випромінюється допоміжним дроторозрядним іонноплазмовим випромінювачем 700 електронів, до ванни 231 розплаву може, наприклад, поліпшувати якість (чистоту, шорсткість) поверхні злитку 232 при його витяганні, мінімізувати утворення тріщин всередині злитку 232 і/або вигідно впливати на отримувану мікроструктуру злитку 232. У одному необмежувальному варіанті реалізації, як показано на фіг. 9, допоміжний дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач 700 електронів виконаний з можливістю створення сфокусованого електронного поля, наприклад, такого як сфокусоване електронне поле 702. Це сфокусоване електронне поле 702 є тривимірним полем електронів і тому, при потраплянні на мішень, покриває набагато більшу зону, ніж по суті лінійний "промінь" ("пучок") електронів, що генерується звичайною термоіонною електронно-променевою гарматою. Однак сфокусоване електронне поле 702 може покривати зону, що має меншу або набагато меншу площу, ніж зона, що покривається відносно широким електронним полем 218, наприклад, що випромінюється дроторозрядним іонно-плазмовим випромінювачем 216 електронів, як обговорювалося вище. У одному необмежувальному варіанті реалізації сфокусоване електронне поле 702 може мати площу від 0,5 квадратного дюйма до 50 квадратних дюймів, альтернативно, від 1 квадратного дюйма до 30 квадратних дюймів і, альтернативно, від 1 квадратного дюйма до 20 квадратних дюймів, наприклад, коли воно падає на мішень у вакуумній камері плавильної печі. Сфокусований електронний промінь в деяких варіантах реалізації є орієнтованим, або щонайменше спрямовуваним, так що він може бомбардувати конденсат або інші тверді частини всередині розплаву. Фахівцям в даній галузі техніки після розгляду даного винаходу буде зрозуміло, що сфокусоване електронне поле може мати будьякі площі або профілі поперечного перерізу, прийнятні для конкретних застосувань. У одному необмежувальному варіанті реалізації площа поперечного перерізу і/або форма поперечного перерізу сфокусованого електронного поля 702 можуть бути функцією, наприклад, розміру і форми анода і/або катода допоміжного випромінювача електронів. Наприклад, в деяких необмежувальних варіантах реалізації анод і катод мають відносно великий розмір, і сфокусоване електронне поле 702 покриває відносно велику площу поперечного перерізу. Однак ця відносно велика площа поперечного перерізу загалом менша площі поперечного перерізу широкого електронного поля, але істотно більша, ніж по суті "точкове" покриття по суті 15 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 лінійним "променем", що випромінюється звичайним термоіонним випромінювачем електронів. Сфокусоване електронне поле також може мати різні форми поперечного перерізу, наприклад, такі як круглі або квадратні, виходячи з форми анода. У одному необмежувальному варіанті реалізації анод, що має круглу форму, може використовуватися в поєднанні з катодом для створення сфокусованого електронного поля, що має, наприклад, круглу або по суті круглу форму поперечного перерізу. У одному необмежувальному варіанті реалізації, як показано на фіг. 9, дроторозрядні іонноплазмові випромінювачі 216 електронів можуть випускати щонайменше одне перше поле 218 електронів (тобто широке електронне поле), що має першу площу поперечного перерізу. Допоміжний дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач 700 електронів може випускати друге поле електронів, таке як сфокусоване електронне поле 702, що має другу площу поперечного перерізу. У різних варіантах реалізації перша площа поперечного перерізу може бути більшою, такою ж або меншою, ніж друга площа поперечного перерізу. У зв'язку з описом конкретного поля електронів, термін "площа" може належати до площі покриття полем електронів, коли поле електронів падає на конденсат, тверді частини всередині розплавленого матеріалу, зони утворюваного або тверднучого злитку і/або інші зони вакуумної камери. У одному необмежувальному варіанті реалізації сфокусоване електронне поле 702, що випромінюється допоміжним дроторозрядним іонно-плазмовим випромінювачем 700 електронів, має меншу площу поперечного перерізу, ніж широке електронне поле, що випромінюється дроторозрядним іонно-плазмовим випромінювачем 216 електронів. У цьому варіанті реалізації сфокусоване електронне поле 702 може бути більш сфокусованим і, можливо, з вищою потужністю (наприклад, з вищою густиною електронів і/або вищою енергією електронів), ніж широке електронне поле, що випромінюється дроторозрядним іонним випромінювачем 216 електронів. Вища густина електронів сфокусованого електронного поля 702 може бути створена за допомогою подачі вищої напруги на анод, наприклад, для створення більшої кількості іонів на аноді і, таким чином, створення більшої кількості вторинних електронів, які виходять від катода. Потужність сфокусованого електронного поля 702 може бути збільшена або зменшена для належного плавлення конденсату або твердих частин розплаву. У такому варіанті реалізації напруги прискорення електронів (кВ) катода і електронний струм (кВт) можуть змінюватися, наприклад, для належного плавлення. У одному необмежувальному варіанті реалізації електронний струм (кВт) може бути збільшений, щоб спричиняти швидше плавлення. У інших необмежувальних варіантах реалізації сфокусоване електронне поле 702 також може бути ще більш сфокусоване, щоб збільшувати густину електронів всередині сфокусованого електронного поля 702 і, таким чином, спричиняти швидше плавлення. У одному необмежувальному варіанті реалізації сфокусоване електронне поле 702 може бути спрямоване до будь-якого конденсату, затверділих частин і/або нерозплавлених частин всередині рідкого сплаву 226 або ванни 231 розплаву. Крім того, в деяких варіантах реалізації сфокусоване електронне поле 702 може бути спрямоване до ванни 231 розплаву, щоб впливати на твердіння розплавленого матеріалу в злиток 232. Сфокусоване електронне поле 702 також може бути спрямоване до зон стінок 215 камери з конденсатом на них для плавлення цього конденсату або в інші зони плавильної печі 210. Як знову ж показано на фіг. 9, сфокусоване електронне поле 702 може бути спрямоване системою орієнтування, такою як, наприклад, система 704 орієнтування. Система 704 орієнтування може генерувати одне або більше електричних полів і/або магнітних полів і маніпулювати ними, наприклад, для орієнтування сфокусованого електронного поля 702 для бомбардування ним бажаної зони або предмета всередині вакуумної камери 214 плавильної печі 210. Звичайні методи і пристрої, відомі фахівцям в даній галузі техніки, для маніпулювання напрямком електронних полів, такі як, наприклад, магнітне відхилення, можуть бути відповідним чином пристосовані для використання в системі 704 орієнтування. Враховуючи те, що такі методи і пристрої для маніпулювання електронними полями відомі фахівцям в даній галузі техніки, вони не описані тут детально. Крім того, наприклад, система 704 орієнтування може бути пристосована для вибіркового сканування сфокусованим електронним полем 702, що генерується допоміжним іонно-плазмовим випромінювачем 700 електронів, навколо конкретної зони всередині вакуумної камери 214 плавильної печі 210. Різні звичайні методи і пристрої для сканування електронними променями відомі фахівцям в даній галузі техніки і можуть бути відповідно пристосовані для використання в системі 704 орієнтування. Враховуючи те, що такі методи і пристрої для сканування електронними полями відомі фахівцям в даній галузі техніки, вони не описані тут детально. У одному необмежувальному варіанті реалізації сканування сфокусованим електронним полем 702 може швидко переміщувати поле по зоні конденсованого матеріалу на стінці 215 камери для плавлення цього конденсату, по затверділій частині або 16 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 нерозплавленій частині матеріалу всередині поду 224 для плавлення цього матеріалу, і/або по ванні 231 розплаву, щоб за бажанням впливати на твердіння утворюваного злитку 232. Сканування сфокусованим електронним полем 702 також може використовуватися для усунення або сприяння щонайменше зменшення ймовірності того, що надмірна потужність або енергія буде передаватися сфокусованим електронним полем 702 конденсату, затверділим частинам і/або розплавленому матеріалу, на який падає сфокусоване електронне поле 702. Додаток до конденсату, затверділих частин і/або розплавленого матеріалу зайвої енергії електронів на одиницю площі і/або зайвої густини електронів на одиницю площі може спричиняти випаровування летких елементів всередині конденсату або матеріалу, що може посилювати конденсацію матеріалу на стінках 215 камери. У одному необмежувальному варіанті реалізації система 704 орієнтування може використовуватися для направлення сфокусованого електронного поля 702 в будь-яке придатне місце всередині плавильної печі 210. У одному необмежувальному варіанті реалізації система орієнтування сфокусованого електронного поля 702 може вибірково експлуатуватися таким чином, що оператор може спеціально спрямовувати сфокусоване електронне поле 702 до конкретних частин розплаву, які вимагають плавлення і/або підігрівання. Така система вибіркового орієнтування може переміщувати орієнтуючі пристрої 704 або інші орієнтуючі пристрої, щоб тим самим спрямовувати сфокусоване електронне поле 702 до відповідних зон всередині вакуумної камери, наприклад, на частинки конденсату всередині розплаву. У інших необмежувальних варіантах реалізації різні орієнтуючі пристрої, такі як, наприклад, електромагніти, можуть бути належно скомпоновані всередині вакуумної камери так, що сфокусоване електронне поле 702 може бути спрямоване в задану зону вакуумної камери і/або може вибірково переміщатися оператором, наприклад, між першою заданою зоною вакуумної камери і другою заданою зоною вакуумної камери. На фіг. 10 показаний інший необмежувальний варіант реалізації допоміжного іонноплазмового випромінювача 700' електронів, такого як, наприклад, дроторозрядний іонноплазмовий випромінювач електронів, включений в електронно-променеву плавильну піч 610. Різні елементи електронно-променевої плавильної печі 610 позначені посилальними позиціями, показаними на фіг. 8 і описаними вище. Допоміжний іонно-плазмовий випромінювач 700' електронів може випускати сфокусоване електронне поле 702', подібне до сфокусованого електронного поля 700, яке може бомбардувати розплавлений матеріал 642, розташований в поді 640, і/або тверді речовини (такі як, наприклад, конденсат, який впав зі стінки камери) всередині розплавленого матеріалу 642. У одному необмежувальному варіанті реалізації допоміжний іонно-плазмовий випромінювач 700' електронів може включати в себе систему 704' орієнтування, яка може мати, наприклад, конструкцію, що обговорювалася вище. У одному необмежувальному варіанті реалізації, зображеному схематично на фіг. 11, зразкова система орієнтування пристосована для використання в поєднанні з допоміжним іонно-плазмовим випромінювачем 700 або 700' електронів (позначеним загальною посилальною позицією "700"). Система орієнтування сфокусованого електронного поля 702 допоміжного іонно-плазмового випромінювача 700 електронів може містити перший магнітний і/або електричний орієнтуючий пристрій 706 і другий магнітний і/або електричний орієнтуючий пристрій 708. Перший орієнтуючий пристрій 706 може бути розміщений з першої сторони від сфокусованого електронного поля 702, а другий орієнтуючий пристрій 708 може бути розміщений з другої сторони від сфокусованого електронного поля 702. Перший і другий орієнтуючі пристрої 706 і 708 можуть бути виконані з можливістю генерування між собою магнітного і/або електричного поля, яке є переміщуваним для направлення сфокусованого електронного поля 702 в бажаному напрямку. У результаті, перший і другий орієнтуючі пристрої 706 і 708 можуть використовуватися для направлення сфокусованого електронного поля 702 в бажану зону або місце всередині вакуумної камери плавильної печі. Система орієнтування може включати в себе додаткові орієнтуючі пристрої, так що сфокусоване електронне поле 702 може бути спрямоване в будь-якому відповідному напрямку всередині вакуумної камери. Зразкова система орієнтування, показана на фіг. 11, також може використовуватися для фокусування або ще більшого фокусування сфокусованого електронного поля 702. Інший необмежувальний варіант реалізації системи орієнтування сфокусованого електронного поля 702 схематично зображений на фіг. 12. У такому варіанті реалізації система орієнтування може містити більше одного орієнтуючого пристрою 710, розміщеного навколо сфокусованого електронного поля 702 (не показаного на фіг. 12, але що проходить по шляху в сторінку і загалом перпендикулярно сторінці). Подібно до вказаних вище першого і другого орієнтуючих пристроїв 706 і 708, кожний з орієнтуючих пристроїв 710 може генерувати магнітне 17 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 і/або електричне поле, призначене для впливу на сфокусоване електронне поле 702. Завдяки забезпеченню, наприклад, більше одного, більше двох або більше трьох орієнтуючих пристроїв 710, сфокусоване електронне поле 702 може бути точно спрямоване на будь-яку бажану зону або об'єкт всередині вакуумної камери плавильної печі. Фахівцям в даній галузі техніки буде зрозуміло, що можуть використовуватися і інші звичайні системи для орієнтування електронних полів в поєднанні з описаними тут допоміжними іонно-плазмовими випромінювачами електронів для орієнтування напрямку сфокусованого електронного поля 702. Подібно зразковій системі орієнтування по фіг. 11, зразкова система орієнтування по фіг. 12 також може використовуватися для фокусування або ще більшого фокусування сфокусованого електронного поля 702. У одному необмежувальному варіанті реалізації пристрій для плавлення електропровідного металевого матеріалу може містити допоміжний дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач електронів, виконаний з можливістю створення сфокусованого електронного поля з профілем поперечного перерізу, що має першу форму, і систему орієнтування, виконану з можливістю направлення сфокусованого електронного поля для падіння на щонайменше частину електропровідного металевого матеріалу з метою розплавлення будь-якого твердого конденсату або інших твердих речовин в ньому. Сфокусоване електронне поле також може прямувати системою орієнтування на ванну розплаву або інші зони утворюваного або тверднучого злитку, щоб впливати вигідним чином на кінетику твердіння. У такому необмежувальному варіанті реалізації пристрій може містити дротяний електрод, що має другу форму, і катод, що має третю форму. У щонайменше одному варіанті реалізації перша форма може бути по суті подібною або аналогічною другій формі і/або третій формі. Перша форма профілю поперечного перерізу електронного поля може бути, наприклад, по суті круглою, трикутною, прямокутною, квадратною, еліптичною або овальною, або може бути будь-якої іншої придатної форми. Таким чином, фахівцям в даній галузі техніки буде зрозуміло, що перша форма профілю поперечного перерізу сфокусованого електронного поля може бути будь-якою формою, придатною для плавлення конденсату, плавлення твердих речовин всередині розплаву, плавлення нерозплавлених частин металевого матеріалу всередині розплаву і/або нагрівання ванни розплаву тверднучого злитку бажаним чином. Якщо бажане, наприклад, сфокусоване електронне поле, що має по суті трикутний профіль поперечного перерізу, то допоміжний дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач електронів може включати в себе по суті трикутний дротяний електрод і/або по суті трикутний катод. У одному необмежувальному варіанті реалізації іонно-плазмові випромінювачі електронів або допоміжні іонно-плазмові випромінювачі електронів можуть містити анод (або електрод, що дає катіони), відмінний від дротяного анода. У такому варіанті реалізації анод може бути електропровідною тонкою пластиною, листом або фольгою, виконаною з можливістю легкого проходження через них сфокусованого електронного поля, що випромінюється з катода. У інших варіантах реалізації анод може містити будь-яку іншу придатну конфігурацію. Анод з електропровідної тонкої пластини, листа або фольги може мати будь-яку придатну форму, таку як по суті кругла, квадратна, прямокутна, трикутна, еліптична, овальна або будь-яка інша придатна форма. Завдяки виконанню анода з цими різними формами або іншими різними формами, можна контролювати форми поперечних перерізів або профілів широкого електронного поля і/або сфокусованого електронного поля. Наприклад, для створення сфокусованого електронного поля, що має круглу форму поперечного перерізу, може використовуватися анод у вигляді круглої тонкої пластини, листа або фольги. У одному необмежувальному варіанті реалізації катод іонно-плазмового випромінювача електронів або допоміжного іонно-плазмового випромінювача електронів також може складатися з будь-якої електропровідної тонкої пластини, листа або фольги будь-яких придатних розмірів. Ця електропровідна тонка пластина, лист або фольга катода можуть мати форму, подібну формам різних анодів, що обговорювалися вище. У одному необмежувальному варіанті реалізації форма катода може "працювати" в поєднанні з формою анода на створення широкого електронного поля або сфокусованого електронного поля, що має різні за формою поперечні перерізи або профілі. Хоч вище з посиланням на зразковий дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач електронів обговорені іонно-плазмові випромінювачі електронів, що виробляють широкі електронні поля, фахівцям в даній галузі техніки буде зрозуміло, що можуть використовуватися іонно-плазмові випромінювачі електронів, що мають "недротяний" або "посередній дротяний" аноди, і вони входять в рамки даного винаходу. Подібно до описаних вище різних дроторозрядних іонно-плазмових випромінювачів електронів, різні необмежувальні варіанти реалізації допоміжних дроторозрядних іонноплазмових випромінювачів електронів можуть включати один або більше подовжених дротяних 18 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 анодів, виконаних з можливістю створення плазми, що містить катіон, причому катіони плазми падають на катод, генеруючи поле вторинних електронів (тобто сфокусоване електронне поле), які прискорюються для бомбардування мішені, такої як, наприклад, конденсат, який треба розплавити для зменшення вмісту твердих включень всередині розплаву. Подовжений дротяний анод може мати розмір в довжину, який істотно більший його розміру в товщину. Хоч він описаний як "подовжений", подовжений дротяний анод може бути сформований з будь-якою придатною формою. Допоміжний дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач електронів може бути сконструйований по суті аналогічним або загалом схожим чином, як і описано вище з посиланнями на різні дроторозрядні іонно-плазмові випромінювачі електронів. По суті, наведений вище опис різних дроторозрядних іонно-плазмових випромінювачів електронів включений в даний опис конструкції допоміжного дроторозрядного іонно-плазмового випромінювача електронів. Крім того, далі йде опис способу спорудження і роботи деяких необмежувальних варіантів реалізації допоміжного іонно-плазмового випромінювача електронів згідно з даним винаходом. Як вказано вище, допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів згідно з даним винаходом може бути виконаний з можливістю створення сфокусованого електронного поля, що має будь-який придатний профіль або форму поперечного перерізу, такий як по суті круглий, квадратний, прямокутний, трикутний, еліптичний, овальний профіль поперечного перерізу, або інший профіль поперечного перерізу будь-якої іншої відповідно обмеженої форми. У деяких необмежувальних варіантах реалізації допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів, такий як допоміжний дроторозрядний іонно-плазмовий випромінювач електронів згідно з даним винаходом, може генерувати поля електронів, що мають по суті прямокутний профіль поперечного перерізу (див. фіг. 13 і 14) або по суті круглий профіль поперечного перерізу (див. фіг. 15). Як показано на фіг. 13, допоміжний іонно-плазмовий випромінювач 802 електронів може включати в себе іонізаційну або плазмову зону, подібну до плазмової зони 314 по фіг. 4, яка включає в себе дротяний анод або анод 819 з електропровідної тонкої пластини, листа або фольги (спільно 819), виконаний з можливістю створення плазми, що містить катіон, і катодну зону, подібну до катодної зони 316 по фіг. 4, яка включає в себе катод 818. Катод 818 може мати будь-яку придатну форму. Плазмова зона може бути заповнена газом, що іонізується при низькому тиску, і цей газ може іонізуватися в плазмовій зоні для створення плазми, що містить катіон. Наприклад, плазмова зона може бути заповнена газоподібним гелієм, наприклад, при приблизно 20 мТорр. У плазмовій зоні може бути розташований дротяний анод 819 малого діаметра або анод з електропровідної тонкої пластини, листа або фольги. Цей анод 819 може мати будь-яку придатну форму, хоч на фіг. 13 показана прямокутна конфігурація. На анод 819 високовольтним джерелом 822 живлення може бути подана позитивна напруга, що ініціює іонізацію газоподібного гелію в плазму, що містить катіони гелію і вільні "первинні" електрони. Коли іонізація газоподібного гелію ініційована, плазма підтримується за допомогою подачі напруги на анод 819. Позитивно заряджені іони гелію в плазмі витягуються з плазмової зони через витягувальну решітку, подібну до витягувальної решітки 326 по фіг. 4, що підтримується під високим негативним електричним потенціалом, і прискорюються через високовольтний проміжок, подібний до високовольтного проміжку 328 по фіг. 4, в катодну зону, де катіони в плазмі бомбардують катод 818, що підтримується при високій негативній напрузі. Катод 818 може бути, наприклад, металом або сплавом з покриттям або без нього. У одному необмежувальному варіанті реалізації катод 818 може містити вкладиш, що має високу температуру плавлення і низьку роботу виходу. Високовольтне джерело живлення, таке як високовольтне джерело 522 живлення по фіг. 6, подає негативну напругу, наприклад, більшу 20000 вольт, на катод 818. Бомбардування катіонами гелію катода 818 вивільняє вторинні іони з катода 818, тим самим формуючи сфокусоване електронне поле. Високовольтний проміжок прискорює вторинні іони в напрямку, протилежному напрямку руху катіонів гелію, через витягувальну решітку і в плазмову зону (через електропровідну пластину, лист або фольгу, якщо вони є), а потім через вікно з тонкої металевої фольги, якщо воно є, подібне до вікна 329 з тонкої металевої фольги по фіг. 4, виконане з матеріалу, відносно проникного для електронів. Як вказано вище, залежно від відносного тиску газу всередині допоміжного випромінювача електронів і камери плавильної печі, можна виключити проникне для електронів вікно, і в такому випадку електрони, що проводяться допоміжним випромінювачем електронів, безпосередньо входили б в вакуумну камеру плавильної печі. Все ще звертаючись до фіг. 13, в одному необмежувальному варіанті реалізації позитивні іони від анода 819 можуть прискорюватися для бомбардування катода 818 з метою створення сфокусованого електронного поля, що має профіль поперечного перерізу, який має прямокутну 19 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 форму або по суті прямокутну форму. Анод 819 прямокутної форми або по суті прямокутної форми і катод 818 можуть бути розроблені і розташовані для кращого сприяння передачі позитивно заряджених іонів гелію до катода 818. Крім того, катод 818 і витягувальна решітка можуть бути розроблені і розташовані для максимізації передачі вторинних електронів через витягувальну решітку і з профілем поля, придатним для проникнення через проникне для електронів вікно, якщо воно є (і анод з електропровідної тонкої пластини, листа або фольги, якщо він є). Сфокусоване поле швидких електронів, що виходять з допоміжного випромінювача 802 електронів, може бути спрямоване для бомбардування мішені всередині вакуумної камери плавильної печі. Крім того, проникне для електронів вікно, якщо воно є, може бути виконане як можна тоншим для того, щоб максимізувати пропускання електронів від допоміжного іонноплазмового випромінювача 802 електронів. Як фольгове вікно, у разі необхідності, може використовуватися алюмінієва або титанова фольга, що має товщину, яка допускає достатнє пропускання електронів, також що зберігає середовище низького вакууму всередині допоміжного іонно-плазмового випромінювача 802 електронів. Інші придатно міцні і прийнятно прозорі для електронів матеріали, які можуть використовуватися як вікно в пристрої, якщо воно є, будуть відомі фахівцям в даній галузі техніки. Як обговорюється тут загалом, вікно може бути виключене, якщо перепад тиску між внутрішнім простором допоміжного випромінювача 802 електронів і вакуумною камерою, що містить мішень, незначний. У одному варіанті реалізації, як показано на фіг. 14, допоміжний іонно-плазмовий випромінювач 902 електронів може включати деякі ознаки, подібні до таких у допоміжного іонноплазмового випромінювача 802 електронів. Однак допоміжний випромінювач 902 електронів включає в себе дротяний анод прямокутної форми або по суті прямокутної форми або анод з електропровідної тонкої пластини, листа або фольги (разом - 919), розміщений всередині плазмової зони, і прямокутний або по суті прямокутний катод 918 всередині катодної зони. Позитивні іони від анода 919 можуть прискорюватися до катода 918 для створення сфокусованого електронного поля, що має профіль поперечного перерізу, який має прямокутну форму або по суті прямокутну форму і пристосований для падіння на будь-який конденсат, затверділі частини або нерозплавлені частини матеріалу всередині розплаву і/або на зони утворюваного або тверднучого злитку. Допоміжний випромінювач 902 електронів також може містити джерело живлення, виконане з можливістю подачі позитивної напруги на анод 919. Хоч це не показано, буде зрозуміло, що катод 918 буде сполучений з джерелом живлення, виконаним з можливістю зарядки катода 918 до високої негативної напруги. У одному варіанті реалізації, показаному на фіг. 15, допоміжний випромінювач 1002 електронів згідно з даним винаходом може включати деякі ознаки, подібні до ознак допоміжних випромінювачів 802 і 902 електронів. Однак допоміжний випромінювач 1002 електронів включає в себе виконаний круглим або по суті круглим за формою дротяний анод або анод з електропровідної тонкої пластини, листа або фольги (разом - 1019), розміщений всередині плазмової зони, і виконаний круглим або по суті круглим за формою катод 1018, розміщений всередині катодної зони. Позитивні іони від анода 1019 можуть бути прискорені до катода 1018 для створення сфокусованого електронного поля, що має профіль поперечного перерізу, який має круглу або по суті круглу форму і пристосований для падіння на будь-який конденсат, затверділі частини або нерозплавлені частини всередині розплаву і/або на зони утворюваного або тверднучого злитку. Допоміжний випромінювач 1002 електронів також може містити джерело живлення, виконане з можливістю подачі позитивної напруги на анод 1019. Хоч це не показано, буде зрозуміло, що катод 1018 буде сполучений з джерелом живлення, виконаним з можливістю зарядки катода 1018 до високої негативної напруги. Потужність різних допоміжних випромінювачів електронів згідно з даним винаходом залежить від густини катіонів, що створюються анодом, і негативної напруги катода. Кількість іонів, що створюються при іонізації залежить від напруги, прикладеної до анода (тобто вища напруга генерує більшу кількість іонів за одиницю часу і збільшує густину вироблюваного електронного поля), а енергія електронів всередині сфокусованого електронного поля залежить від негативної напруги катода. Не маючи наміру обмежуватися якою-небудь конкретною теорією, автор винаходу вважає, що плавлення конденсату всередині вакуумної камери буде полегшуватися при використанні сфокусованого електронного поля, що має відносно високу потужність (наприклад, густину електронів і енергію електронів), оскільки може бути обмежений час знаходження, доступний в конкретній зоні вакуумної камери для будь-якого конденсату, що підлягає розплавленню до того, як конденсат перетече всередині розплаву в іншу зону вакуумної камери. Ті ж або подібні принципи належать до плавлення затверділих або нерозплавлених частин всередині розплаву. 20 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У одному необмежувальному варіанті реалізації пристрій для плавлення електропровідного металевого матеріалу містить вакуумну камеру, розташовану у вакуумній камері поду і плавильний пристрій, виконаний з можливістю плавлення електропровідного металевого матеріалу. Пристрій може також містити щонайменше один з кристалізатора, ливарного пристрою і розпилювального пристрою, що сполучається з вакуумною камерою і розміщеного для прийому розплавленого електропровідного металевого матеріалу з поду. Пристрій може містити допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів, розташований у вакуумній камері або суміжно з нею і розміщений для направлення сфокусованого електронного поля, що має площу поперечного перерізу, у вакуумну камеру. Сфокусоване поле електронів може мати достатню енергію для щонайменше одного із плавлення або переплавлення частин електропровідного металевого матеріалу, плавленнятвердого конденсату всередині електропровідного металевого матеріалу і нагрівання зон тверднучого злитку, коли воно спрямоване на електропровідний матеріал, твердий конденсат і зони тверднучого злитку з використанням орієнтуючого пристрою або системи орієнтування. У одному необмежувальному варіанті реалізації плавильний пристрій містить щонайменше один іонно-плазмовий випромінювач електронів, розташований у вакуумній камері або суміжно з нею і розміщений для направлення широкого електронного поля у вакуумну камеру. Широке електронне поле може мати достатню енергію для нагрівання електропровідного металевого матеріалу до його температури плавлення. У іншому необмежувальному варіанті реалізації плавильний пристрій може містити щонайменше одну термоіонну електронно-променеву гармату, виконану з можливістю випускання електронного променя, що має достатню енергію для нагрівання електропровідного металевого матеріалу до його температури плавлення. У одному необмежувальному варіанті реалізації допоміжні іонно-плазмові випромінювачі електронів можуть використовуватися з плавильною піччю, що включає в себе одну або більше термоіонних електронно-променевих гармат. З урахуванням того факту, що плавильна піч з використанням термоіонних електронно-променевих гармат звичайно має вакуумну камеру, що 3 3 має значно менший тиск (наприклад, від 10 до 7,5 μ (від 10 до 1 Па) до 15 μ (2 Па)), ніж тиск в плавильній печі з використанням іонно-плазмових випромінювачів електронів (наприклад, тиск більший 40μ (5,3 Па), або тиск більший 300 μ (40 Па)), проникна для електронів фольга, така як, наприклад, проникна для електронів фольга 705 по фіг. 10, може бути розміщена між допоміжним випромінювачем 700' електронів і вакуумною камерою 214 для підтримки різного тиску, наприклад, у вакуумній камері 214 і допоміжному випромінювачі 700' електронів. По суті, різні допоміжні випромінювачі електронів можуть використовуватися з плавильною піччю, що включає одну або більше термоіонних електронно-променевих гармат і/або інших відповідних плавильних пристроїв, незалежно від робочого тиску плавильної печі. В різних варіантах реалізації в одній плавильній печі може використовуватися будь-яке придатне число допоміжних іонно-плазмових випромінювачів електронів. У одному необмежувальному варіанті реалізації передбачений спосіб генерування електронного поля для плавлення електропровідного матеріалу всередині плавильної печі. Спосіб може містити забезпечення анода, що має першу нелінійну форму, подачу напруги на анод і отримання плазми, що містить позитивні катіони, на аноді. Термін "нелінійна форма" може означати форму, відмінну від прямої лінії або по суті прямої лінії. Термін "нелінійна форма" також може означати форму, відмінну від форми різних електродів, що обговорювалися вище, наприклад, таких як подовжений дротяний електрод 516. Спосіб може додатково містити забезпечення катода, що має другу форму, розміщення катода відносно анода і подачу напруги на катод. Напруга може бути пристосована для надання катоду негативного заряду. Спосіб може додатково містити прискорення позитивних катіонів до катода для генерування вільних вторинних електронів і формування електронного поля з використанням вільних вторинних електронів. Електронне поле може мати профіль поперечного перерізу третьої форми. Третя форма електронного поля може відповідати першій нелінійній формі анода і/або другій формі катода. У одному варіанті реалізації третя форма електронного поля може бути по суті такою ж, як і перша нелінійна форма анода і/або друга форма катода. У різних варіантах реалізації анод може містити електропровідний подовжений дротяний анод, електропровідний тонкий пластинчатий анод, електропровідний тонколистовий анод або електропровідний тонкий фольговий анод. У одному необмежувальному варіанті реалізації спосіб обробки матеріалу може містити введення матеріалу, що містить щонайменше один з металу і металевого сплаву, в камеру печі, що підтримується при низькому тиску відносно атмосферного тиску, і генерування першого електронного поля, що має першу площу поперечного перерізу, з використанням першого іонно-плазмового випромінювача електронів. Матеріал всередині камери печі може потім бути 21 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 підданий впливу першого електронного поля для нагрівання матеріалу до температури вищої температури плавлення цього матеріалу. Спосіб може також містити генерування другого електронного поля, що має другу площу поперечного перерізу, з використанням другого іонноплазмового випромінювача електронів. Щонайменше одне з твердого конденсату всередині матеріалу, затверділих частин матеріалу і зон тверднучого злитку може бути піддане впливу другого електронного поля з використанням орієнтуючого пристрою для плавлення або нагрівання конкретної мішені. Крім того, перша площа поперечного перерізу першого електронного поля може бути більшою або інакше відмінною від другої площі поперечного перерізу другого електронного поля. Тиск всередині першого іонно-плазмового випромінювача електронів і другого іонно-плазмового випромінювача електронів може підтримуватися при тому ж або по суті тому ж тиску, що і існуючий всередині камери печі. У інших необмежувальних варіантах реалізації тиск всередині камери печі може підтримуватися при меншому тиску, ніж тиск, наприклад, всередині першого іонно-плазмового випромінювача електронів і другого іонно-плазмового випромінювача електронів. У іншому необмежувальному варіанті реалізації спосіб обробки матеріалу може містити введення матеріалу, що містить щонайменше один з металу і металевого сплаву, в камеру печі, що підтримується при низькому тиску відносно атмосферного тиску, і піддавання матеріалу всередині камери печі впливу плавильного пристрою, виконаного з можливістю нагрівання матеріалу до температури вищої температура плавлення цього матеріалу. Спосіб може також містити генерування сфокусованого електронного поля з використанням допоміжного іонноплазмового випромінювача електронів і піддавання щонайменше одного з будь-якого конденсату всередині матеріалу, будь-яких затверділих частин матеріалу і зон утворюваного або тверднучого злитку впливу сфокусованого електронного поля з використанням орієнтуючого пристрою для плавлення або нагрівання щонайменше одного з конденсату, затверділих частин і зон утворюваного або тверднучого злитку. У різних необмежувальних варіантах реалізації плавильний пристрій може містити щонайменше одну термоіонну електронно-променеву гармату або щонайменше один іонно-плазмовий випромінювач електронів. У інших необмежувальних варіантах реалізації спосіб обробки матеріалу може містити генерування сфокусованого електронного поля з профілем поперечного перерізу, що має першу форму, з використанням допоміжного іонно-плазмового випромінювача електронів і орієнтування сфокусованого електронного поля для падіння сфокусованого електронного поля на матеріал і плавлення або нагрівання щонайменше одного з будь-якого твердого конденсату всередині матеріалу, будь-яких затверділих частин матеріалу і/або зон утворюваного або тверднучого злитку. Спосіб може також містити генерування сфокусованого електронного поля з використанням електрода, що має другу форму, і катода, що має третю форму, причому перша форма по суті подібна до другої форми і/або третьої форми. У одному необмежувальному варіанті реалізації генероване сфокусоване електронне поле, що випромінюється з допоміжного іонно-плазмового випромінювача електронів, може мати один із по суті круглого профілю поперечного перерізу і по суті прямокутного профілю поперечного перерізу. Такі сфокусовані електронні поля, наприклад, можуть генеруватися з використанням по суті круглого електрода або анода і по суті круглого катода або по суті прямокутного електрода або анода і по суті прямокутного катода. Хоч попередній опис представив тільки необхідне обмежене число варіантів реалізації, фахівцям в даній галузі техніки буде зрозуміло, що можуть бути внесені різні зміни в пристрої і способи та інші подробиці тих прикладів, які були описані і показані тут, і всі такі модифікації будуть залишатися в рамках принципів і об'єму даного винаходу, як викладено тут і в прикладеній формулі винаходу. Наприклад, хоч даний опис представив тільки обов'язкове обмежене число варіантів реалізації електронно-променевих плавильних печей згідно з даним винаходом, а також представив тільки обов'язкове обмежене число конструкцій іонноплазмових випромінювачів електронів і допоміжних іонно-плазмових випромінювачів електронів, буде зрозуміло, що даний опис і пов'язана з ним формула винаходу не обмежені ними. Фахівцям в даній галузі техніки при розгляді даного опису буде легко представити додаткові конструкції іонно-плазмових випромінювачів електронів і допоміжних іонно-плазмових випромінювачів електронів, і вони можуть представити додаткові конструкції печей в межах об'єму ісуті винаходу і необхідного обмеженого числа описаних тут варіантів його реалізації. Таким чином, зрозуміло, що даний винахід не обмежений конкретними описаними або включеними сюди варіантами його реалізації, але призначено охоплювати модифікації, які знаходяться в рамках принципів і об'єму винаходу, визначених формулою винаходу. Фахівцям в 22 UA 111144 C2 даній галузі техніки також буде зрозуміло, що в описані вище варіанти реалізації винаходу можуть бути внесені зміни без відходу від його широкого винахідницького задуму. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Пристрій для плавлення електропровідного металевого матеріалу, при цьому електропровідний металевий матеріал являє собою щонайменше один матеріал, вибраний з титану, титанового сплаву, вольфраму, ніобію, танталу, платини, паладію, цирконію, іридію, нікелю, сплаву на основі нікелю, заліза, сплаву на основі заліза, кобальту і сплаву на основі кобальту, який містить вакуумну камеру, під, розташований у вакуумній камері, щонайменше один іонно-плазмовий випромінювач електронів, розташований у вакуумній камері або суміжно з нею, причому згаданий щонайменше один іонно-плазмовий випромінювач електронів виконаний з можливістю створення першого поля електронів, що має першу площу поперечного перерізу і достатню енергію для нагрівання електропровідного металевого матеріалу до його температури плавлення, і при цьому згаданий щонайменше один іонноплазмовий випромінювач електронів розміщений для спрямування першого поля електронів у вакуумну камеру, щонайменше один з кристалізатора і розпилювального пристрою, розміщеного для прийому електропровідного металевого матеріалу з поду, і допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів, розташований у вакуумній камері або суміжно з нею, причому допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів виконаний з можливістю створення другого поля електронів, що має другу площу поперечного перерізу і достатню енергію для щонайменше одного з нагрівання щонайменше частини електропровідного металевого матеріалу до щонайменше його температури плавлення, плавлення твердого конденсату всередині електропровідного металевого матеріалу і подачі тепла в зони утворюваного злитка, при цьому допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів виконаний з можливістю фокусування другого поля електронів так, що друга площа поперечного перерізу менша, ніж перша площа поперечного перерізу, і орієнтувальний пристрій, виконаний з можливістю орієнтування другого поля електронів, що випускається допоміжним іонно-плазмовим випромінювачем електронів, для спрямування сфокусованого другого поля електронів до щонайменше одного зі згаданих щонайменше частини електропровідного металевого матеріалу, твердого конденсату і утворюваного злитка, і при цьому орієнтувальний пристрій виконаний з можливістю вибіркового орієнтування, створеного допоміжним іонно-плазмовим випромінювачем електронів другого поля електронів всередині щонайменше зони першої площі поперечного перерізу. 2. Пристрій за п. 1, який додатково містить щонайменше один живильник, виконаний з можливістю введення електропровідного металевого матеріалу у вакуумну камеру в положенні над щонайменше однією зоною поду. 3. Пристрій за п. 2, при цьому живильник і згаданий щонайменше один іонно-плазмовий випромінювач електронів розташовані так, що перше поле електронів, що випромінюється згаданим щонайменше одним іонно-плазмовим випромінювачем електронів, щонайменше частково, падає на електропровідний металевий матеріал, введений у вакуумну камеру живильником. 4. Пристрій за п. 1, при цьому під включає в себе зону утримування розплавленого матеріалу, і при цьому під і згаданий щонайменше один іонно-плазмовий випромінювач електронів розташовані так, що перше поле електронів, що випромінюється згаданим щонайменше одним іонно-плазмовим випромінювачем електронів, щонайменше частково, падає на зону утримування розплавленого матеріалу. 5. Пристрій за п. 1, при цьому згаданий щонайменше один іонно-плазмовий випромінювач електронів містить плазмову зону, що включає в себе електрод, виконаний з можливістю створення плазми позитивних іонів. 6. Пристрій за п. 5, при цьому електрод містить дріт, розміщений вздовж частини плазмової зони. 7. Пристрій за п. 5, при цьому згаданий щонайменше один іонно-плазмовий випромінювач електронів додатково містить катодну зону, що включає в себе катод, електрично з'єднаний з високовольтним джерелом живлення, виконаним з можливістю надання катоду негативного заряду, причому катод розміщений відносно електрода так, що генеровані електродом 23 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 позитивні іони прискорюються до катода і бомбардують його, вивільняючи перше поле електронів з катода. 8. Пристрій за п. 7, при цьому згаданий щонайменше один іонно-плазмовий випромінювач електронів додатково містить проникне для електронів фольгове вікно, причому фольгове вікно розміщене в стінці вакуумної камери, тим самим дозволяючи першому полю електронів, вивільнених з катода, входити у вакуумну камеру через фольгове вікно. 9. Пристрій за п. 7, при цьому високовольтне джерело живлення виконане з можливістю заживлювати катод до негативної напруги більше 20000 вольт. 10. Пристрій за п. 1, при цьому згаданий щонайменше один іонно-плазмовий випромінювач електронів відкритий у вакуумну камеру, так що перше поле електронів може проходити безпосередньо зі згаданого щонайменше одного іонно-плазмового випромінювача електронів у вакуумну камеру, не проходячи через проникне для електронів вікно. 11. Пристрій за п. 1, при цьому пристрій являє собою електронно-променеву плавильну піч із холодним подом. 12. Пристрій за п. 1, при цьому перша площа поперечного перерізу першого поля електронів являє собою широке електронне поле. 13. Пристрій за п. 1, при цьому друга площа поперечного перерізу другого поля електронів містить один з по суті круглого профілю поперечного перерізу і по суті прямокутного профілю поперечного перерізу. 14. Пристрій за п. 1, при цьому друге поле електронів виконане растрованим, щоб дозволити щонайменше одне з нагрівання частин електропровідного металевого матеріалу до щонайменше його температури плавлення, плавлення твердого конденсату всередині електропровідного металевого матеріалу і подачі тепла в зони утворюваного злитка. 15. Пристрій за п. 1, при цьому допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів містить плазмову зону, що включає в себе електрод, виконаний з можливістю створення плазми позитивних іонів. 16. Пристрій за п. 15, при цьому електрод містить дріт, розміщений в плазмовій зоні поблизу кінця вакуумної камери, протилежного живильнику, виконаному з можливістю введення електропровідного металевого матеріалу у вакуумну камеру в положенні над щонайменше однією зоною поду. 17. Пристрій за п. 15, при цьому допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів додатково містить катодну зону, що включає в себе катод, електрично з'єднаний з високовольтним джерелом живлення, виконаним з можливістю надання катоду негативного заряду, причому катод розміщений відносно електрода так, що генеровані електродом позитивні іони прискорюються до катода і бомбардують його, вивільняючи друге поле електронів з катода. 18. Пристрій за п. 17, при цьому щонайменше один з електрода і катода є по суті круглим за формою для створення по суті круглого профілю поперечного перерізу другого поля електронів. 19. Пристрій за п. 17, при цьому щонайменше один з електрода і катода є по суті прямокутним за формою для створення по суті прямокутного профілю поперечного перерізу другого поля електронів. 20. Пристрій за п. 17, при цьому допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів додатково містить проникне для електронів фольгове вікно, причому фольгове вікно розміщене в стінці вакуумної камери, тим самим дозволяючи другому полю електронів, вивільнених з катода, входити у вакуумну камеру через фольгове вікно. 21. Пристрій за п. 17, при цьому високовольтне джерело живлення виконане з можливістю заживлювати катод до негативної напруги більше 20000 вольт. 22. Пристрій за п. 1, при цьому допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів відкритий у вакуумну камеру, так що друге поле електронів може проходити безпосередньо з допоміжного іонно-плазмового випромінювача електронів у вакуумну камеру, не проходячи через проникне для електронів вікно. 23. Пристрій для плавлення електропровідного металевого матеріалу, що містить вакуумну камеру, під, розташований у вакуумній камері, плавильне пристосування, виконане з можливістю плавлення електропровідного металевого матеріалу, при цьому плавильне пристосування містить щонайменше один іонно-плазмовий випромінювач електронів, розташований у вакуумній камері або суміжно з нею і розміщений для спрямування широкого електронного поля у вакуумну камеру, причому широке електронне поле має площу поперечного перерізу і має достатню енергію для нагрівання електропровідного металевого матеріалу до його температури плавлення, 24 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 щонайменше один із кристалізатора і розпилювального пристрою, розміщеного для приймання розплавленого електропровідного металевого матеріалу з поду, і допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів, розташований у вакуумній камері або суміжно з нею, причому допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів виконаний з можливістю створення сфокусованого електронного поля, що має меншу площу поперечного перерізу, ніж площа поперечного перерізу широкого електронного поля, і достатню енергію для щонайменше одного із плавлення щонайменше частини електропровідного металевого матеріалу, плавлення твердого конденсату всередині електропровідного металевого матеріалу і нагрівання зон тверднучого злитка, при цьому допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів включає у себе систему орієнтування, виконану з можливістю орієнтування сфокусованого електронного поля до щонайменше одного зі згаданих щонайменше частини електропровідного металевого матеріалу, твердого конденсату і тверднучого злитка. 24. Пристрій за п. 23, при цьому плавильне пристосування додатково містить щонайменше одну термоіонну електронно-променеву гармату, виконану з можливістю випускання електронного променя, що має достатню енергію для нагрівання електропровідного металевого матеріалу до його температури плавлення. 25. Пристрій для плавлення електропровідного металевого матеріалу, що містить щонайменше один іонно-плазмовий випромінювач електронів, розташований у вакуумній камері або суміжно з нею і розміщений для спрямування широкого електронного поля у вакуумну камеру, причому широке електронне поле має площу поперечного перерізу і має достатню енергію для нагрівання електропровідного металевого матеріалу до його температури плавлення, допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів, виконаний з можливістю створення сфокусованого електронного поля, що має меншу площу поперечного перерізу, ніж площа поперечного перерізу широкого електронного поля, при цьому площа поперечного перерізу сфокусованого електронного поля задає профіль поперечного перерізу, що має першу форму, і систему орієнтування, виконану з можливістю вибіркового орієнтування сфокусованого електронного поля всередині щонайменше зони площі поперечного перерізу широкого електронного поля для падіння сфокусованого електронного поля на щонайменше частину електропровідного металевого матеріалу для щонайменше одного із плавлення будь-яких затверділих частин електропровідного металевого матеріалу, плавлення будь-якого твердого конденсату всередині електропровідного металевого матеріалу і подачі тепла в зони утворюваного злитка. 26. Пристрій за п. 25, що додатково містить електрод, який має другу форму, і катод, який має третю форму, при цьому перша форма по суті подібна до щонайменше однієї із другої форми і третьої форми. 27. Пристрій за п. 25, при цьому перша форма являє собою одну з по суті круглої і по суті прямокутної форми. 28. Пристрій за п. 27, при цьому допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів містить по суті круглий електрод і по суті круглий катод, виконані з можливістю створення сфокусованого електронного поля, що має по суті круглий профіль поперечного перерізу. 29. Пристрій за п. 27, при цьому допоміжний іонно-плазмовий випромінювач електронів містить дротяний електрод по суті прямокутної форми і катод по суті прямокутної форми, виконані з можливістю створення сфокусованого електронного поля, що має профіль поперечного перерізу по суті прямокутної форми. 30. Спосіб обробки матеріалу, що містить введення матеріалу, що містить щонайменше один з металу і металевого сплаву, у камеру печі, що підтримується при низькому тиску відносно атмосферного тиску, генерування першого електронного поля, що має першу площу поперечного перерізу, з використанням щонайменше першого іонно-плазмового випромінювача електронів, піддавання матеріалу усередині камери печі впливу першого електронного поля для нагрівання матеріалу до температури вище температури плавлення цього матеріалу, генерування другого електронного поля, що має другу площу поперечного перерізу, з використанням допоміжного іонно-плазмового випромінювача електронів, фокусування другого електронного поля з одержанням пучка, причому друга площа поперечного перерізу менша, ніж перша площа поперечного перерізу, і піддавання щонайменше одного з будь-якого твердого конденсату всередині матеріалу, будьяких затверділих частин матеріалу і зон тверднучого злитка впливу другого електронного поля з використанням системи орієнтування для плавлення або нагрівання щонайменше одного із твердого конденсату, затверділих частин і зон тверднучого злитка, при цьому перша площа 25 UA 111144 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 поперечного перерізу першого електронного поля відрізняється від другої площі поперечного перерізу другого електронного поля. 31. Спосіб за п. 30, при цьому матеріал містить щонайменше один з титану, титанових сплавів, вольфраму, ніобію, танталу, платини, паладію, цирконію, іридію, нікелю, сплавів на основі нікелю, заліза, сплавів на основі заліза, кобальту і сплавів на основі кобальту. 32. Спосіб за п. 30, який додатково включає формування виливка або порошку з матеріалу послідовно або одночасно з піддаванням матеріалу впливу щонайменше першого електронного поля. 33. Спосіб за п. 30, який додатково включає введення щонайменше одного електропровідного матеріалу, вибраного із групи, що складається з титану, титанових сплавів, вольфраму, ніобію, танталу, платини, паладію, цирконію, іридію, нікелю, сплавів на основі нікелю, заліза, сплавів на основі заліза, кобальту і сплавів на основі кобальту, у камеру печі, необов'язково, додавання до матеріалу щонайменше однієї легуючої добавки, і формування виливка або порошку з матеріалу послідовно або одночасно з піддаванням матеріалу впливу першого електронного поля. 34. Спосіб за п. 30, який додатково включає підтримування тиску всередині першого іонноплазмового випромінювача електронів і другого іонно-плазмового випромінювача електронів, який є по суті таким же, як і тиск усередині камери печі. 35. Спосіб за п. 30, який додатково включає підтримування тиску всередині камери печі, який нижчий тиску всередині першого іонно-плазмового випромінювача електронів і другого іонноплазмового випромінювача електронів. 36. Спосіб за п. 30, який додатково включає підтримування тиску всередині камери печі, який більший ніж 40 , для зменшення або усунення небажаного випаровування летких елементів з матеріалу під час нагрівання матеріалу в камері печі. 37. Спосіб за п. 30, який додатково включає підтримування тиску усередині камери печі більшим ніж 300 , для зменшення або усунення небажаного випаровування летких елементів з матеріалу під час нагрівання матеріалу в камері печі. 38. Спосіб за п. 30, який додатково включає сканування другим електронним полем по одному з твердого конденсату, затверділих частин і зон тверднучого злитка для плавлення або нагрівання одного з твердого конденсату, затверділих частин і зон тверднучого злитка. 39. Спосіб за п. 30, який додатково включає спрямування другого електронного поля до одного з твердого конденсату, затверділих частин і зон тверднучого злитка з використанням системи магнітного орієнтування. 40. Спосіб за п. 30, при цьому друге електронне поле має один з по суті круглого профілю поперечного перерізу і по суті прямокутного профілю поперечного перерізу. 41. Спосіб обробки матеріалу, який включає введення матеріалу, що містить щонайменше один з металу і металевого сплаву, в камеру печі, що підтримується при низькому тиску відносно атмосферного тиску, піддавання матеріалу всередині камери печі впливу плавильного пристрою, виконаного з можливістю нагрівання матеріалу до температури вище температури плавлення цього матеріалу, генерування сфокусованого електронного поля з використанням допоміжного іонно-плазмового випромінювача електронів, і піддавання щонайменше одного з будь-якого твердого конденсату всередині матеріалу, будьяких затверділих частин матеріалу і зон тверднучого злитка впливу сфокусованого електронного поля з використанням системи орієнтування для плавлення або нагрівання щонайменше одного з твердого конденсату, затверділих частин і зон тверднучого злитка. 42. Спосіб за п. 41, при цьому плавильне пристосування містить щонайменше одну термоіонну електронно-променеву гармату, виконану з можливістю випускання електронного променя. 43. Спосіб за п. 41, при цьому плавильне пристосування містить щонайменше один іонноплазмовий випромінювач електронів. 44. Спосіб обробки матеріалу, який включає генерування сфокусованого електронного поля з профілем поперечного перерізу, що має першу форму, з використанням допоміжного іонно-плазмового випромінювача електронів, і орієнтування сфокусованого електронного поля для падіння сфокусованого електронного поля на матеріал і плавлення або нагрівання щонайменше одного з будь-якого твердого конденсату всередині матеріалу, будь-яких затверділих частин матеріалу і зон тверднучого злитка. 26 UA 111144 C2 5 10 45. Спосіб за п. 44, який додатково включає генерування сфокусованого електронного поля з використанням електрода, який має другу форму, і катода, який має третю форму, при цьому перша форма по суті подібна до щонайменше однієї із другої форми і третьої форми. 46. Спосіб за п. 44, який додатково включає генерування сфокусованого електронного поля, що має один з по суті круглого профілю поперечного перерізу і по суті прямокутного профілю поперечного перерізу, з використанням допоміжного іонно-плазмового випромінювача електронів. 47. Спосіб за п. 46, який додатково включає генерування сфокусованого електронного поля з використанням по суті круглого електрода і по суті круглого катода. 48. Спосіб за п. 46, який додатково включає генерування сфокусованого електронного поля з використанням по суті прямокутного електрода і по суті прямокутного катода. 27 UA 111144 C2 28