Способ возбуждения газового разряда и разрядная камера

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕН л в Борисахрутдинов ВОГО РАЗСущностьнапряжения Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(54) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГАЗОРЯДА И РАЗРЯДНАЯ КАМЕРА(57) Использование: лазерная техникизобретения способ включает подачу(51) 5 Н 0183 03 на анод и охлаждение секционированного катода, прокачку рабочего газа и перераспределение тока на катоде. при этом осуществляют изменение площади рабочей поверхности каждой катодной секции путем нанесения прерывистого диэлектрического покрытия, достигая распределения максимального тока устойчивого разряда по всей рабочей поверхности каждой катодной секции. В разрядной камере на каждую катодную секцию нанесено прерывистое диэлектрическое покрытие при определенном соотношении непокрытой и общей площадей поверхности катодной секции. 2 сп. флы,2 ил., 2002345Изобретение относится к лазерной тех- цию нанесено прерывистое диэлектриченике, плазмохимии и прикладной газовой ское покрытие при соотношении площадей электронике, может быть использовано в Ям/5 с0,5, где Ъм - площадь непокрытой электроразрядных лазерах с поперечным металлической поверхности, например, в разрядом, в генераторах низкотемператур виде сетки; Яс - общая площадь поверхноной плазмы. сти катодной секции со стороны разряда.Известен способ органиэации газового Разряд на катоде сжат в катодное пятразряда и устройство для его осуществле- но, размерь 1 которого меньше размеров пония между сплошными протяженными ано- ложительного столба разряда, Вследствие дом и катодом с прокачкой рабочего газа. "0 этого наблюдается значительная неодноНедостатком данного способа является то, родность разряда в направлении от катода что при повышенных давлениях Р5 Торр к положительному столбу, В прикатодной разряд у катода сжимается, ток течет не области происходит значительное тепловычереэ всю поверхность катода, а через одну деление, создающее благоприятные услоограниченную область катодного пятна, В "5 вия для развития неустойчивости разряда, В этой области наблюдаются высокие значе- предложенном способе площадь каждой ния плотности тока, напряженности элект- секции катода может значительно превырического поля, значительное шать площадь рабочей поверхности, В этом тепловыделение, соответственно здесь воз- случае эФФективная площадь, через котоникают благоприятные условия для разви рую течет ток на каждую секцию катода, тия ионизационно-перегревных намного превышает площадь, через кото- неустойчивостей разряда. рую течет тот же ток на непокрытую металНаиболее близким кизобретению явля- лическую поверхность. При этом средняя ется способ организации газового разряда эФФективная плотность тока на секцию каи разрядная камера для его осуществления, 25 тода оказь 1 вается значительно меньше, сов которых осуществляют перераспределе- ответственно тепловыделение ние тока вдоль катода путем его секциони- растягивается вдоль поверхности катодной рования и подключения к источнику секции, и среднее значение его также знанапряжения каждой секции катода через чительно меньше, Тепловой поток, распре- индивидуальные сопротивления, Однако З 0 деленный на большую г 1 оверхность секции, для создания высокой однородности разря- более эФФективно отводится за счет охлажда в прикатодной области требуется очень дения. В результате ухудшаются условия частое секционирование катода, создаю- возникновения неустойчивости разряда, г 1 г 1 цее значительные технические трудности. вышается его однородность,Из-за малости размеров катодных секций и З 5 Выбор диапазона соотношения площазначительного тепловыделения в прикатод- дей ЯПс0,5 обусловлен тем, что при ных областях затруднено эФФективное ох- Ям/Бс = 0,5, проведенные эксперименты лаждение электродного узла, В показали незначительность зФФекта.лрикатодных областях вследствие перегре- Предлагаемый способ возбуждения гава инициируются неустойчивости разряда, 40 зового разряда в потоке может быть реалиЦель изобретения - повышение одно- зован с помощью разрядной камеры, родности и устойчивости газового разряда в показанной на фиг.1,поперечном потоке газа. Анод 1 разрядной камеры выполненПоставленная цель достигается тем, что сплошным, заделан заподлицо в диэлектрипо предлагаемому способу, включающему 45 ческую стенку 2. Секционированный катод подачу напряжения на анод и охлаждаемый расположен между диэлектрическими пласекционированный катод, прокачку рабоче- стинами Э, Катодные секции 4, разделенные го газа, перераспределение тока на катоде, диэлектриком 5, через балластные сопроизменяют площадь рабочей поверхности тивления В подключены к отрицательному каждой катодной секции путем нанесения 50 полюсу источника питания, Разрядная капрерывистого диэлектрического покрытия, мера подключена к системам прокачки газа достигая распределения максимального то- и воды для .охлаждения катодных секций ка устойчивого разряда по всей рабочей по- стрелки А и Б).верхности каждой катодной секции, На Фиг.2 изображена катодная секцияКроме того, цель достигается тем, что в 55 со стороны разрядной области. На металлиразрядной камере. содержащей анод, сек- ческую подложку нанесено покрытие из диционированный охлаждаемый катод, диэ- электрика в виде квадратиков б, лектрический корпус, подключенные Оставшаяся открытая металлическая поверсистемы электропитания, охлаждения като- хность образует сетку 7, причем Я /Я, да, прокачки газа, на каждую катодную сек,5, где Бм - площадь непокрытой металли2002345 ческой поверхности; Я - общая площадь поверхности каждой секции со стороны разряда,Данный способ осуществляется следующим образом, Через разрядную камеру подают газ, включают охлаждение водой катодных секций 4, подают напряжение на электроды 1, 4, измеряют максимальные токи устойчивого разряда на каждую катодную секцию, Далее определяют катодные секции 4, на которых сетки 7 не полностью покрыты разрядом, выключают установку. На упомянутые выше катодные секции 4 заново наносят прерывистые покрытия из диэлектрика так, чтобы рабочая площадь сетки была уменьшена. После этого процедуру включения разрядной камеры повторяют, добиваясь того момента, чтобы разряд полностью покрывал рабочие поверхности на всех катодных секциях,Разряд в результате квазинепрерывно распределяется вдоль всей поверхности катодного узла. Средняя плотность тока и тепловыделение вдоль этой поверхности может быть уменьшена более, чем на порядок. Формула изобретения 1. Способ возбуждения газового разряда, включающий подачу напряжения на анод и катодные секции, охлаждение катодных секций с диэлектрическим покрытием, прокачку рабочего газа, перераспределение тока на катоде, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности и устойчивости газового разряда, изменяют площадь рабочей поверхности каждой катодной секции путем нанесения прерывистого диэлектрического покрытия, достигая распределения максимального тока устойчивого разряда по всей рабочей поверхности каждой катодной секции. Проведены эксперименты на разряднойкамере со следующими параметрами: входное поперечное сечение разрядной камеры 5 х 5 см, расход газа 3,4 г/с, давление газа 5 38 Торр, прокачиваемый газ - воздух, непокрытая металлическая поверхность на каждой катодной секции обоазовывала сетку с размером ячейки 5 х 5 мм, отношение площадей Я/Я при максимальном токе на 10 секцию 0,1 А составило 0,09, Однородностьи устойчивость разряда при этом существенно повысилась. Объемный удельный энерговклад достиг 6,8 Вт/см . Предельный энерговклад по сравнению с разрядной ка мерой с непокрытыми диэлектриком катодными секциями возрос более, чем в 2,5 раза.(56) Карнюшин В.Н. и др. Макроскопиче 20 ские и молекулярные процессы в газовых лазерах.М.: Атомиздат. 1980, с, 510,Райзер Ю,П, Основы современной физики газоразрядных процессов. М,: Наука, 25 1981, с. 145, 191. 2. Разрядная камера, содержащаяанод. катодные секции с диэлектрическим покрытием, помещенные в диэлектрический корпус, а также системы электропитания, охлаждения катодных секций и прокачки газа, отличающаяся тем, что, с целью повышения однородности и устой чивости газового разряда диэлектрическое покрытие каждой катодной секции выполнено прерывистым при соотношении площадейЯм/Яс0,5,40 где Я - площадь непокрытой металлической поверхности катодной секции;Яс - общая площадь поверхности катодной секции со стороны разряда.2002345 ДУР.тор О. Густ Редакт ыбалова каз 317,Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента3035, Москва. Ж, Раущская наб 4/5 енно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 оиз Составитель ИТехред М.Морге лееал