Способ ускорения плазменного потока

ПАТЕНТНОЕОСПАТЕНТ СССР) ГОСУДАРСТВЕНН ВЕДОМСТВОССС ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТк авторскому свидетельству хническийию деталей 284883, кп. ЖЭТФ, МЕННОГО ике ускоре использован ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК(71) Республиканский инженерно-тцентр по воспановлению и упрочнемашин и механизмов СО АН СССР(5 Щ Авторское свидетельство СССС 23 С 13/12, 1969.Плютто АА., Рьокков В.Н, Калин1964, т.47, вып.8, с 494-507.(54) СПОСОБ УСКОРЕНИЯ ПЛАЗПОТОКА(57) Изобретение относится к теплазменных потоков и может быль различных технологических операциях по воздействию плазменных потоков на поверхность изделий таких, как напыление, распыление, имплантация и импульсная закалка Целью изобретения является повышение скорости плазменного потока заключается в осуществлении импульсного дугового разряда между торцовой поверхностью катода и полым анодом, подключенными к источнику электропитания, Геометрические характеристики разрядного промежутка, давление в разрядном промежутке и параметры источника электропитания выбирают таким образом, чтобы скорость нарастания тока разряда была выше 10 А/с 3 ил.Изобретение относится к технике ускорения плазменных потоков и может быть использовано в различных технологических операциях по воздействию плазменных потоков на поверхность изделий таких, как напыление, распыление, имплантация и импульсная закалка.Известен способ ускорения плазменного потока, по которому зажигают дуговой разряд между катодом и анодом с помощью поджигающего электрода, а для стабильного горения дуги при малых токах используют дополнительный анод, охватывающий нерабочую поверхность катода,Наиболее близким к изобретению является способ ускорения плазменного потока, в котором при горении дугового разряда между торцовым катодом и полым анодом в вакууме поток плазмы, генерируемый в катодных пятнах, приобретает направленную скорость 10 см/с, Недостатком этого спо 6саба является то, что энергия частиц в потоке зависит только от материала катода и не превышает 150 эВ, поэтому в этом способе плазменный поток может использоваться только для напыления, Чтобы использовать такой плазменный поток для импульсной закалки, распыления или имплантации необходимо прикладывать дополнительное электрическое поле для доускорения ионов, последнее не всегда возможно и наталкивается на серьезные технические трудности.Целью изобретения является повышение скорости плазменного потока и заряд- ности ионов в нем,Поставленная цель достигается тем, что по предлагаемому способу ускорения плазменного потока зажигают дуговой заряд в разрядном промежутке между торцовой поверхностью катода и полым анодом, подключенным к источнику электропитания.В отличие от известного в предлагаемом способе осуществляют импульсный заряд, при этом геометрические характеристики разрядного промежутка, давление в разрядном промежутке и параметры источника электропитания подбирают таким образом, чтобы скорость нарастания тока разряда была выше 10 А/с,На фиг, 1 показана одна из возможных принципиальных схем питания ускорителя плазмы, работающего по предлагаемому способу, и схемы измерения скорости разлета плазмы и ее состава; на фиг. 2 приведены результаты расчета скорости разлета плазмы в зависимости от скорости ростатока для медного и алюминиевого катодов;на фиг. 3 - масс-спектрограммы составаплазмы по предлагаемому способу б/й = 2 х5 х 10 А/с, Схема содержит катод 1, поджигаю 8щий электрод-анод 2, керамику 3, экспандер4, отверстие 5 в экспандере, коллектор 6,токовый шунт 7 для измерения ионного тока1 ь пояс 8 Роговского для измерения тока10 дуги 1 д, разделительный трансформатор 9,масс-спектрометр 10, источник 11 высокогонапряжения,Устройство для осуществления предлагаемого способа работает следующим обра 15 зом, Через разделительный трансформатор9 подают высокое напряжение между катодом 1 и поджигающим электродом-анодом2, при этом происходит пробой по поверхности изолятора 3, а между торцевым като 20 дом 1 и поджигающим электродом-анодом 2зажигается дуговой разряд. Параметры источника питания дугового разряда и разделительного трансформатора таковы, вданном примере конкретного выполненияпредлагаемого способа, что позволяли создавать импульсы тока дугового разряда вдиапазоне 2 10 -10 А/с. Импульс тока ду 8 9гового разряда измеряется поясом Роговского 8 и подается на вход двухлучевого30 осциллографа. Плазма импульсного дугового разряда, разлетаясь в экспандере 4, достигает эмиссионного отверстия 5, где изнее отбирается ионный ток попадающий наколлектор 6 под действием источника 1135 высокого напряжения, Регистрация ионного тока коллектора осуществляется активным шунтом 7, для чего сигнал, снимаемыйс этого шунта, подается на второй вход двухлучевого осциллографа. Часть пучка прохо 40 дит через отверстие в коллекторе 6 ипопадает в масс-спектрометр 10,Из фиг, 2 следует, что скорость размерабыстрой компоненты плазмы работает с ростом б 1/б 1 и достигает (2,5 и 1,5) 10 см/с45 соответственно для меди и алюминия прид 1/бт = 10 А/с, что в пересчете на энергию9одноразрядных ионов составляет 21 кэВ длямеди и 3,5 кэВ для алюминия. На фиг. 3представлена масс-спектрограмма снятия50 для медного катода при сИ/Ф = 2 10 А/с, измасс-спектрограммы следует, что в условиях высокой скорости тока существенно повышается средняя зарядность ионов.Причем практически исчезают ионы с зарядностью= 1 2 =2,Формула изобретенияСПОСОБ УСКОРЕНИЯ ПЛАЗМЕННОГО ПОТОКА, заключающийся в зажигании дугового разряда в разрядном промежутке между торцовой поверхностью катода и полым анодом, подключенными к источнику электропитания, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости плазменного потока и эарядности ионов в нем, осуществляют импульсный разряд, при этом геометрические характеристики разрядного промежутка, давление в разрядном промежутке и параметры источника элект.ропитания подбирают таким образом, чтобы скорость нарастания тока разря да была выше 10 А/с,1805824 Сй Корректоо В.Петраш Составитель В. КуликовТехред М,Моргентал едакт акаэ 70 Тираж По НПО "Поиск" Роспатента035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб 4 писное 5 оизводственно-издательский комбинат ",Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина