433251

(51) М, Кл,С 23 с 13/10Р 270 23/02 единением заявкис пр Гааударстеенный камнтет Совета Министрав СССР па делам нзааретеннй и аткрытнй(43) Опубликовано 74 Бюллетень2 (45) Дата опубликования описания 08,12,7(5 СТРОИСТВО ДЛЯ ЗАШИТЫ СМОТРОВЫХ ОКОНАКУУМНЫХ КАМЕР ОТ ЗАПЫЛЕНИЯ т Изобретение касается вакуумной техники и может быть использовано при наблюдении за процессами в вакуумных камерах.Известно устройство для защиты смотровых окон вакуумных камер от запыления, содержащее тубус со стеклом, анод и шелевой катод, расположенные параллельно плоскости стекла, и источник постоянного тока. Около смотрового окна в камере смонтирован электромагнит. Принцип работы устройства основан на создании на пути испаряющихся частиц в вакууме возле смотрового окна электронного потока, Нейтральные частицы, пролетая через электронный поток, электрически заряжаются, после этого они перемешаются в магнитном поле, под влиянием которого отклоняются от смотрового окна и осаждаются на внутренней поверхности вакуумной камеры. Однако та- коЕ устройство защиты смотрового окна не надежно и не экономично в работе, так как обмотка электромагнита подвергается нагреву и выходит из строя. Кроме того, магнитное поле не действует на заряркенные частицы, обладающие нулевой скорос ью, и на заряженные частицы, имеющиеодинаковое направление движения с направ 1лением магнитных силовых линий или противоположно ему,ьДля повышения надежности работы устройства и эффективности защиты в тубусесмотрового окна смонтирован полый цилиндр, подключенный к источнику тока,На фиг. 1 представлена конструкцияпредложенного устройства; на фиг. 2 -электрическая схема питания предложенного устройства; на фиг. 3-схема цилиндри-ческого конденсатора, поясняющая работуустройства,Устройство состоит из тубуса 1 состеклом 2, расположенных параллельноплоскости стекла 2 щелевого катода 3 ианода 4, источников питания (на черт. не,указаны), полого цилиндра 5, смонтированО ного при помощи изоляторов 6 в тубусе 1и соединенного через трансформатор 7 ивыпрямитель 8 с источником питания. Ту-бус 1 также подключен к выпрямителю 8.Тубус 1 и полый цилиндр 5 образуютИ линдрический конденсатор,3Принцип работы устройства основан на центробежно-электростатической фокусировке, которая в свою очередь, основана ца использовании электрического роля цилиндрического конденсатора, образованного внешним нидиндром-тубусом 1 редина й и внутренним полым цилиндром 5 радиусаВ . Цилиндру 5 и тубусу 1 сообщаетсянекоторое регулируемое напряжение постоянного тока Ор , которое является фокусируюшим напряжением. Потенциал цилиндра 5 выше, чем потенциал тубуса 1, Между цилиндром 5 и тубусом 1 образуетсярадиальное электрическое поле, В любойточке поля, например в точке Б отстоя 15шей от центра конденсатора на расстоянии, напряженность электрического полявыразится уравнением.ЕО20оя , (1)Выражение (1) показывает, что напря-,женность поля убывает с приближением рассматриваемой точки к тубусу 1. Перед 25входом в цилиндр 5 частиц вещества устанавливается шелевой катод 3 и анод 4,создающие электронный поток, и частицы,входящие в цилиндр 5, заряжаются, В точку Б в пространство между тубусом 1 и 30цилиндром 5 вводят ион вещества со ско:ростью ЧС , направленную под некоторым углом И к продольной оси цилиндра 5 ( Е - Е ). При отсутствии электрического поля конденсатора ион, двигаясь 35в направлении приложенной к нему скорости, ударяется в точке В в тубус 1, еслиЧ параллельно оси цилиндра 5, ион ударяется в смотровое стекло 2, Однако приналичии поля этого не происходит, так как 40на ион в точке Б со стороны поля действует электрическая сила,ко,РОК Йр45В(о (2) направленная по радиусу и стремяшаяся отклонить его движение к оси конденсатора. Скорость ионаразложим на 0 тангенциальную У и аксиальную Ч 0 составляющие. Тогда можем утверждать, что под действием тангенциальной составляющей Ьу ион разовьет центробежную силу У , равную55ц2а ЧбУ.Ч К (3)и направленную по радиусу к тубусу 1,т. е, направленную под углом в 180 о к60 фэллектрической силе У- ( 1 - масса иона),/Реостатом 9 подбирается такое 0 прикоторомР=Г 4 Если предположить, чтоЧ=О, то при выполнении условия (4) ион будет вращать ся по окружности радиуса. С учетом (2) и (3) условие. равновесной траектории движение иона (4) примет вид2и и нае(5)1Элеа.Электростатическая сила У уравновешивает центробежную силу ) , т. е. играет роль центростремительной силы. Если уменьшить фокусируюшее напряжениеО, до значения О , то центростремительная сила Г , согласно уравненияЦ(2), уменьшится. Тогда ион под действием центростремительной силы начнет отклоняться к тубусу 1. По мере отклонения иона радиус его орбиты будет расти, а центробежная сила согласно ( 3) уменьшается Отклонение иона происходит до тех пор пока Г не уменьшится до такогозначения 1 Ч;2ц- в при котором вновь будст справедливо уравнение (5), т, е,ЯЯ,), а Ч,КЬ " Кгде 81 - новый радиус вращенияиона.Если напряжение Ор увеличится дозначения О, , центробежная сила увели-,чится до Г , ион сходит с орбиты радиуса В й приблизится к цилиндру 5.При этом согласно (3 ) будет возрастать .центробежная сила. Когда ион отклонитсяна такое расстояние 8 , при которомновое значение Г возрастет до значенияц =Гр и его дальнейшее отклонениепрекратится, и он будет вращаться поокружности радиуса 3 . Регулировкойфокусируюшего напряжения Ц можно плавно менять радиус движения иона в пределах к 1:д К, а это играет большую роль д работе при исследовании различных веществ. Теперь снимаем условие Чо =О, тогда вращающийся ион под действием аксиальной составляющей ско- рости будет перемешаться вдоль оси Если значение Ч и Ч поддерживать7 опостоянным по всей длине конденсатора , то ион вдоль оси Е будет двигаться по спирали, как это указано на рисунке пунк- б тиром, т, е, с постоянным радиусоми шагом 1 , При увеличении Уо шаг спиральной траекториибудет увеличиваться, и ион на определенной длине сделает меньшее количество оборотов вокруг оси Е , Таким образом, регулированием О, и ( можно изменять как радиус врашения иона , так и шагего спиральной траектории. Для наше 1,"го случая желательно, чтобы ион не имел,аксиальной составляюшей, а радиус вращения иона был бы равен радиусу В тубуса 1.Предмет изобретенияУстройство для зашиты смотровыхокон вакуумных камер от запыления, со-держашее тубус со стеклом, анод и шелевой катод, расположенные параллельноплоскости стекла, и источник питания,отличающееся тем, что, спелью повышения надежности работы иэффективности защиты, в тубусе смотровоГО окна смонтирован полый шлиндр, под1ключенный к источнику питания,