Газорозрядна електронна гармата

1. Газорозрядна електронна гармата, яка виконана у вигляді розбірної вакуумної конструкції, що містить розташовані по її осі холодний металевий катод з розвиненою емісійною поверхнею та порожниною для проточної води, порожнистий анод з отвором в його дні, а також циліндричний 3 45505 4 тиском робочих газів при регулюванні струму розвідповідно поверхні катоду, а по краю катоду викоряду, особливо в режимі великих потужностей. В нана кільцева порожнина і ззовні катод охоплений гарматах невеликих потужностей з відносно маелектродом, виготовленим із матеріалу з низькими лими геометричними розмірами і незначними виемісійними властивостями. При цьому, в отворі тратами робочих газів місце надходження газу в аноду вмонтована охолоджувана водою мідна розрядну камеру не має вирішального значення і вставка, діаметр отвору в якій становить 0,1 - 0,2 здебільшого він подається через отвори в перфодіаметру катоду. Крім того, в корпусі аноду розтарованому аноді. В гарматах великих потужностей з шована проміжна камера, сполучена з порожнивідповідно великими розмірами електродних сисною аноду кільцевою щілиною в його дні, поперетем і значним потоком робочого газу підвищення чний розмір якої знаходиться в межах 1 - 3мм. ефективності та рівня вихідних параметрів потреВ такій електродній гарматі при тиску робочого бує застосування нових принципів та систем газогазу (водень, кисень) одиниці - десятки Па та придинамічного керування. Максимальна потужність скорюючій напрузі 20 - 30кВ збуджується високовідомих гармат високовольтного тліючого розряду вольтний тліючий розряд з локалізованою в поростановить 200 - 250кВт. (Я.Я. Удрис, В.А. Чернов. жнині аноду плазмою та катодною областю (між Электронная пушка высоковольтного тлеющего катодом та межею плазми). Електрони пучка еміразряда как стабильный источник нагрева при туються з поверхні холодного алюмінієвого катоду повышенном газовыделении. Специальная электв результаті бомбардування його поверхні іонами, рометаллургия,ИЭС, 1981, № 46, с. 73 - 79). що находять з плазми, прискорюються в полі каНайбільш близьким по технічній суті до запротодної області і полем катодної області формупонованого винаходу є газорозрядна електронна ються в конусний пучок з фокусною відстанню, гармата з холодним катодом (А.с. СССР № 222572 близькою до радіусу кривизни катоду. За межами HO1j 3/4 опубл. 15.06.84), яка містить холодний аноду електронний пучок за допомогою магнітної катод з увігнутою емісійною поверхнею і циліндрилінзи транспортується в зону термічної обробки чний анод, що з'єднаний з циліндричним каналом виробів. Регулювання струму розряду здійснюєтьдля виведення електронного променя. Для охолося подачею робочого газу через проміжну камеру, дження катоду в його тілі виконана порожнина, що з'єднану з порожниною аноду кільцевою щілиною. заповнена трансформаторним маслом, в яке поДля ефективного відведення енергії від катоду міщений трубчатий радіатор з проточною водою. В в ньому застосоване пряме охолодження водою. тіло аноду також вмонтований трубчатий охолоПри цьому для збільшення охолоджуваної площі джуваний водою радіатор. Для подачі в розрядний поверхня в порожнині виконана рельєфною (радіпроміжок робочого газу в порожнині аноду розтаальне спрямовані проточки). Встановлений по вісі шований циліндричний канал. Застосований метод катоду розподільник з метою забезпечення максиохолодження електродів, особливо катоду, що мального відбору тепла забезпечує проходження нагрівається в результаті бомбардування іонами, води по поверхні з великою швидкістю. Для цього не забезпечує максимально можливого відбору направляюча поверхня розподільника виконана енергії. Це приводить до нагрівання електродів рельєфною відповідно поверхні катоду (над канавпри підвищенні потужності розряду і обмежує поками в катоді розташовані виступи на розподільтужність гармати. Канал для подачі робочого газу нику). З ура хуванням того, що температурна нав розрядну камеру розміщений в отворі аноду, грузка на катод максимальна в його центральній через який здійснюється відкачування газу із гарчастині, вода подається в центр катоду. Необхідна мати, що збільшує витрати робочого газу і знижує кількість води для охолодження катоду і відповідно ефективність газодинамічного керування струмом пропускна здатність каналів визначається в залерозряду. Крім того, розміщений в місці проходженжності від потужності гармати. ня потужного електронного пучка канал для подачі В процесі роботи гармати температуру катоду газу може нагріватися, що порушує стабільність доцільно підтримувати в межах 200 - 350°С. Така подачі газу і відповідно стабільність роботи гартемпература перешкоджає конденсації продуктів мати. вакуумної камери (пари масел насосів та інше), та В основу винаходу поставлено завдання розсорбції газів поверхнею катоду, що підвищує старобити газорозрядну електронну гармату великої більність емісійних характеристик. Виконана по потужності понад 1мгвт, в якій ефективне охолопериферії катоду кільцева порожнина забезпечує дження електродної системи та оптимальне рознеобхідний градієнт температури між робочою міщення каналу подачі газу забезпечили б стабіповерхнею катоду та його основою, що дає можльність енергетичних параметрів потужного ливість підтримувати підвищену температуру еміелектронного променя. сійної поверхні і низьку температуру тіла катоду в Поставлена задача вирішується тим, що в гамісці його кріплення, де для герметизації порожзорозрядній електронній гарматі, яка виконана у нини використовується гумова прокладка. вигляді вакуумної розбірної конструкції і містить Циліндричний електрод, що охоплює катод розташовані по її вісі холодний металевий катод з ззовні, виготовляється із матеріалу з низькою емірозвиненою емісійною поверхнею та порожниною сійною здатністю (наприклад сталь X18Н10Т), що для проточної води, порожнистий анод з отвором зменшує кількість дугових розрядів в вакуумному в його дні, а також циліндричний канал з магнітною проміжку катод-анод, які, зазвичай, порушують фокусуючою лінзою, поверхня катоду в порожнині стабільність роботи газорозрядних гармат. виконана рельєфною і над нею по вісі встановлеПорожнистий анод гармати також охолоджуний розподільник потоку води, причому спрямовується проточною водою. Максимальній тепловій юча поверхня розподільника виконана рельєфною нагрузці в аноді піддається місце проходження 5 45505 6 електронного пучка через отвір в його дні. З метою ється безпосередньо в зону ефективної іонізації, розв'язки по вакууму гармати і технологічної камещо забезпечує високу газову та енергетичну ефекри, що підвищує стабільність роботи гармати, тивність гармати. отвір в дні аноду доцільно мати по можливості На фіг. представлений схематичний розріз мінімального діаметру. Проте із-за значного розконструкції запропонованої газорозрядної електподілу електронів по швидкості, характерного для ронної гармати. Газорозрядна гармата містить пучків газорозрядних гармат (по периферії пучок закріплений на високовольтному ізоляторі 1 за розмитий), зменшення діаметру отвору веде до допомогою тримача 2 холодний катод 3. В порожосідання периферійних електронів пучка на аноді і нині катоду розміщений розподільник потоку води відповідно до його нагрівання. Щоб забезпечити 4, а по периферії катоду виконана кільцева порожмінімально можливий розмір отвору в аноді і ефенина 5, яка закрита циліндричним електродом 6. ктивне його охолодження в дно аноду вмонтована За допомогою циліндричного корпусу 7 катодний мідна вставка. Діаметр ефективної частини пучка в вузол розміщений на порожнистому охолоджувафокусі (місці проходження через отвір в аноді) ному водою аноді 8. В дні аноду 9 розташована залежить від поперечного розміру (діаметру) еміпроміжна камера 10, а по його вісі вмонтована сійної зони катоду і становить приблизно 0,1 - 0,2 її мідна вставка 11. Співвісно електродам гармати діаметру (діаметру катоду при максимальному до дна аноду приєднаний циліндричний охолоджуструмі розряду). Відповідно до цього співвіднований водою канал 12, на якому розташовані магшення і вибраний розмір отвору в мідній вставці нітна лінза 13 та відхиляюча система 14. За допоаноду. могою фланця на торці циліндричного каналу При регулюванні струму розряду зміною тиску гармата встановлюється на технологічній камері в розрядному проміжку подача газу в запропоновакуумної установки. ваній гарматі здійснюється через кільцеву проміжДля роботи запропонованої гармати при безну камеру, сполучену з порожниною аноду кільцеперервній її відкачці на катод 3 подається присковою щілиною в його дні. При цьому здійснюється рююча напруга 20 - 30кВ, а в порожнину аноду 9 контрольований напуск робочих газів в проміжну робочий газ (водень, кисень). При цьому збуджукамеру, до якої підключені манометричні датчики ється високовольтний тліючий розряд, сила струта керовані регулятори потоку газів. В міжелектрому якого регулюється зміною тиску (величиною дному об'ємі робочий тиск підтримується в резульпотоку газу, що надходить в гармату) в діапазоні 1 таті надходження газів в порожнину аноду з про/ 10Па. За допомогою магнітної фокусуючої лінзи міжної камери і безперервного відкачування газів в 13 електронний пучок виводиться в технологічну технологічну камеру, де тиск підтримується нижкамеру та фокусується на поверхні об'єкту терміччим на один - два порядки ніж в гарматі. Попереної обробки. За допомогою системи відхилення 14 чний розмір щілини знаходиться в межах 1 - 3мм. пучок сканується за відповідною програмою. Мінімальний розмір щілини обмежений пропускЗапропонована газорозрядна електронна гарною здатністю при максимальному потоці газу (мамата призначена для електронно-променевої плаксимальному струмі розряду) та інерційністю газовки металів та інших технологічних процесів, де динамічного керування, а максимальний потрібна велика потужність електронного пучка. запобіганням проникнення анодної плазми в проЕфективне охолодження електродів, геометричні міжну камеру, що може порушувати роботу виміпараметри яких визначаються з урахуванням дорюючих та регулюючих пристроїв системи контропустимої величини струму емісії з катоду лю тиску. Розмір щілини в аноді при цьому не (0,1А/см 2), забезпечує потужність гармати, що пеповинен перевищувати 2 - 3 дебаєвських радіусів ревищує 1мгвт. При цьому запропонована гармата екранування для анодної плазми, що для розряду відрізняється високою стабільністю енергетичних низького тиску не перевищує 3 - 5мм. Надходжента геометричних параметрів електронного пучка, ня потоку газу через щілину в дні аноду здійснювода проста та надійна в експлуатації. 7 45505 Фіг. ДП «Український інститут промислов ої в ласності» (Укрпатент) вул. Сім’ї Хохлов их, 15, м. Київ , 04119, Україна (044) 456 – 20 – 90 ТОВ “Міжнародний науков ий коміт ет” вул. Артема, 77, м. Київ , 04050, Україна (044) 216 – 32 – 71 8