Джерело стрічкового пучка іонів

Реферат: Джерело стрічкового пучка іоні містить магнієвий катод з тримачем у електроізольованій герметичній порожнині з тримачем, запалювальний електрод, ізолятори, проміжний електрод з контрагуючим отвором, магнітопровід, трубчасті аноди, розташовані супроти кільцевого магнітного зазору з одного боку, котушку, емісійний та прискорюючий багатоапертурні електроди, встановлені з протилежного боку від магнітного зазору, уповільнюючий електрод та нейтралізатор. Проміжний електрод виконаний у вигляді порожнистого прямокутного паралелепіпеда, контрагуючий отвір, вісь якого перпендикулярна осям трубчастих анодів, виконано у бічній короткій стінці паралелепіпеда, а також введено спільний електроізольований анод з отворами, співвісними трубчастим анодам, забезпечений циліндровою бічною стінкою по зовнішньому периметру внутрішній полюс замкнутого магнітного зазору заглиблений відносно зовнішнього полюса у бік анодів, магнітний зазор і спільний анод співвісні і мають овальну форму. UA 81951 U (54) ДЖЕРЕЛО СТРІЧКОВОГО ПУЧКА ІОНІВ UA 81951 U UA 81951 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технологічних газорозрядних джерел заряджених частинок і може бути використана для обробки матеріалів у вакуумі (фінішного очищення великих поверхонь безпосередньо перед нанесенням покриттів, розмірної обробки, точного доведення поверхонь, відпалу і т. ін.). Найбільш близьким аналогом є джерело стрічкового пучка іонів (Патент РФ № 1833508 A3, МПК Н01J 27/04. Опубл. 07.08.1993, Бюл. № 29), що містить магнієвий катод з тримачем в електроізольованій герметичній порожнині, запалювальний електрод, ізолятори, проміжний електрод з контрагуючим отвором, магнітопровід, трубчасті аноди, розташовані супроти кільцевого магнітного зазору з одного боку, котушку, емісійний та прискорюючий багатоапертурні електроди, встановлені з протилежного боку від магнітного зазору, уповільнюючий електрод та нейтралізатор. Недоліком відомого пристрою є нерівномірний розподіл густини струму іонів на межі струмовідбору іонів з максимумом на осі джерела іонів, обумовлене високою густиною струму іоностворюючих електронів, що виходять з катода крізь контрагуючий отвір у напрямі емісійного електрода. Іншим недоліком є поява електричного контакту між насадками трубчастих анодів, або насадки анода з проміжним електродом при незначному повороті або зміщенні трубчастого анода відносно осі. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення джерела стрічкового пучка іонів, шляхом того, що проміжний електрод виконано у вигляді порожнистого прямокутного паралелепіпеда, а контрагуючий отвір, вісь якого перпендикулярна осям трубчастих анодів, виконано у бічній короткій стінці паралелепіпеда, також введено спільний електроізольований анод з отворами, співвісними трубчастим анодам, внутрішній полюс замкнутого кільцевого магнітного зазору заглиблений відносно зовнішнього полюса у бік анодів, а спільний анод забезпечений циліндровою бічною стінкою по зовнішньому периметру, магнітний зазор і спільний анод співвісні і мають овальну форму, а також збільшено кількість контрагуючих отворів і катодів до двох і більше, що приведе до отримання стічкового пучка іонів, дозволить підвищити рівномірність розподілу густини струму іонів на межі струмовідбору уздовж більшої сторони поперечного перерізу пучка, сприятиме прискоренню іонів подвійними електричними шарами у напрямі межі струмовідбору, а також дозволить підвищити інтенсивність пучка іонів, рівномірність розподілу густини струму іонів по перерізу уздовж більшої сторони поперечного перерізу пучка і довжину більшої сторони. Поставлена задача вирішується тим, що у джерелі стічкового пучка іонів, що містить магнієвий катод з тримачем у електроізольованій герметичній порожнині, запалювальний електрод, ізолятори, проміжний електрод з контрагуючим отвором, магнітопровід, трубчасті аноди, розташовані супроти кільцевого магнітного зазору з одного боку, емісійний та прискорюючий багатоапертурні електроди, встановлені з протилежного боку від магнітного зазору, уповільнюючий електрод та нейтралізатор, згідно з корисною моделлю, проміжний електрод виконано у вигляді порожнистого прямокутного паралелепіпеда, а контрагуючий отвір, вісь якого перпендикулярна осям трубчастих анодів, виконаний у бічній короткій стінці паралелепіпеда, також введено спільний електроізольований анод з отворами, співвісними трубчастим анодам, внутрішній полюс замкнутого магнітного зазору заглиблений відносно зовнішнього полюса у бік анодів, а спільний анод забезпечено циліндровою бічною стінкою по зовнішньому периметру, магнітний зазор і спільний анод співвісні і мають овальну форму, а також кількість контрагуючих отворів і катодів досягає двох і більше Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на фіг. 1 схематично зображена конструкція джерела стрічкового пучка іонів у перерізі вздовж довгої сторони пристрою. На фіг. 2 показано спільний електроізольований анод та розташування трубчастих анодів. На фіг. 3 представлена конструкція у перерізі вздовж короткого боку. Джерело стрічкового пучка іонів містить магнієвий катод 1 з тримачем 2, запалювальний електрод 3, проміжний електрод 4 з контрагуючими отворами 5, спільний анод 6 з циліндричною бічною стінкою 7 по зовнішньому периметру і трубчасті аноди 8. Магнітні полюси 9 і 10 утворюють замкнутий магнітний зазор 11 овальної форми. Внутрішній магнітний полюс 9 кріпиться до магнітопроводу 12 за допомогою феромагнітних стрижнів 13. Спільний анод 6 і трубчасті аноди 8 встановлено на магнітопровід 12 за допомогою ізоляторів 14 і 15. Котушка електромагніту 16, стержні 13 і магнітопровід 12 спільно з полюсами 9 і 10, що мають форму овалу з випрямленою довгою стороною в області утворення магнітного зазору 11, є магнітною системою. Багатоапертурна система прискорення і формування іонів в пучок містить емісійний 17 і прискорюючий 18 електроди. Емісійний 17 і прискорюючий 18 електроди закріплені на фланцях 19 і 20. Нейтралізатор 21 заземлений уповільнюючий електрод 22 служить для генерації нейтралізуючих електронів. Ізолятори 23 і 24 спільно з електродами 1+4 утворюють 1 UA 81951 U 5 10 15 20 25 30 герметизовані порожнини катодних вузлів, які сполучаються крізь контрагуючі отвори 5 з іншим об'ємом розрядної камери, яка містить також електроди 69, 15. Ізолятори 25, 26, і 27, так само, як і ізолятори 23 і 24, установлені вакуумщільно з відповідними суміжними електродами. Електроди 24, 68, 1921 мають примусове водяне охолодження (на фігурах не показано). Джерело стрічкового пучка іонів функціонує наступним чином. Встановлюється витрата суміші робочого газу (аргону) з киснем в катодний вузол, що містить магнієвий катод 1, і робочого газу (аргону) в трубчасті аноди 8. При подачі розрядної напруги між катодом 1 і запалювальним електродом 3 запалюється розряд. Унаслідок обмеження струму опором в ланцюзі електрода 3 розряд перекидається через отвір в електроді 3 на проміжний електрод 4, а потім через контрагуючий отвір 5 і через магнітний зазор 11 між полюсами 9 і 10 на загальний анод 6 і трубчасті аноди 8. Виникаючий з катодної сторони отвору в електроді 3 подвійний електричний шар фокусує і прискорює електрони через контрагуючий отвір 5 по його осі вздовж емісійного електрода 17 і збільшує їх іонізуючу здатність. У кожного трубчастого анода 8 утворюється згусток плазми, оточений подвійним електричним шаром, який прискорює іони у напрямі емісійного електрода 17. Підключення котушки електромагніту 16 до блоку електроживлення приводить до появи поперечного магнітного поля в магнітному зазорі 11 між полюсами 9 і 10. Спільний анод 6 створює електричне поле, перпендикулярне магнітному полю у всьому магнітному зазорі 11, що забезпечує замкнутий дрейф електронів, . -2 полегшує запалення і підтримку розряду при низькому тиску (порядку 5 10 Па) в розрядній камері в області емісійного електрода 17. Рівномірний розподіл в шаховому порядку трубчастих анодів 7 щодо середньої лінії в магнітному зазорі 11, конічна форма магнітного зазору 11 і наявність циліндричної бічної стінки 7 по зовнішньому периметру спільного анода 6 підвищує рівномірність розподілу інтегральної густини струму емісії іонів уздовж довгої сторони емісійного електрода 17. При подачі позитивного потенціалу на емісійний електрод 17 іони через отвори в цьому електроді відбираються з межі плазми, прискорюються до енергій 0,52 кэВ і виходять через отвори в прискорюючому електроді 18 в область використовування стрічкового пучка іонів. Подача негативного потенціалу порядку 200 В на нейтралізатор 21 щодо заземленого уповільнюючого електрода 22 приводить до виникнення несамостійного розряду, генеруючого електрони для нейтралізації об'ємного заряду пучка. 2 При прискорюючій напрузі 1 кВ отриманий пучок іонів аргону з густиною струму 10 мА/см при інтегральній нерівномірності густини струму в межах 5 % уздовж довгої сторони поперечного перерізу пучка близько 0,5 м. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 1. Джерело стрічкового пучка іонів, що містить магнієвий катод з тримачем у електроізольованій герметичній порожнині з тримачем, запалювальний електрод, ізолятори, проміжний електрод з контрагуючим отвором, магнітопровід, трубчасті аноди, розташовані супроти кільцевого магнітного зазору з одного боку, котушку, емісійний та прискорюючий багатоапертурні електроди, встановлені з протилежного боку від магнітного зазору, уповільнюючий електрод та нейтралізатор, яке відрізняється тим, що проміжний електрод виконаний у вигляді порожнистого прямокутного паралелепіпеда, контрагуючий отвір, вісь якого перпендикулярна осям трубчастих анодів, виконано у бічній короткій стінці паралелепіпеда, а також введено спільний електроізольований анод з отворами, співвісними трубчастим анодам, забезпечений циліндровою бічною стінкою по зовнішньому периметру внутрішній полюс замкнутого магнітного зазору заглиблений відносно зовнішнього полюса у бік анодів, магнітний зазор і спільний анод співвісні і мають овальну форму. 2. Джерело за п. 1, яке відрізняється тим, що контрагуючих отворів і катодів може бути до двох і більше, осі яких перпендикулярні осям трубчастих анодів, виконаних у бічних протилежних коротких стінках прямокутного паралелепіпеда. 2 UA 81951 U 3 UA 81951 U Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4