close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9168

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 9168
(13) C1
(19)
(46) 2007.04.30
(12)
7
(51) H 01J 27/22, 27/26
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОТОКА ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ ИОНОВ
(21) Номер заявки: a 20041158
(22) 2004.12.09
(43) 2005.09.30
(71) Заявитель: Белорусский государственный университет (BY)
(72) Авторы: Калин Александр Васильевич; Анищик Виктор Михайлович;
Углов Владимир Васильевич; Русальский Дмитрий Петрович; Асташинская Марина Валерьевна (BY)
(73) Патентообладатель: Белорусский государственный университет (BY)
(56) RU 2019880 C1, 1994.
US 5315121 A, 1994.
US 5399865 A, 1995.
BY 9168 C1 2007.04.30
(57)
Способ получения потока положительных ионов, заключающийся в приложении между твердотельным эмиттером и электродом-экстрактором напряжения, величина которого
достаточна для взрывной ионной эмиссии, отличающийся тем, что через эмиттер произвольной формы пропускают электрический ток и со стороны, противоположной электроду-экстрактору устанавливают дополнительный электрод-экстрактор, к которому
прикладывают положительный потенциал.
Изобретение относится к технике получения потока положительных ионов и предназначено для генерирования ионов в технологическом оборудовании.
Известен способ получения потока положительных ионов из твердотельных материалов [1], согласно которому между катодом и анодом зажигают электрическую дугу, а полученные в результате расплавления, испарения и ионизации материала катода ионы
ускоряют путем приложения ускоряющего напряжения. Известный способ обеспечивает
возможность получения больших токов ионов, а также эффективное создание как однозарядных, так и многозарядных ионов. Однако известный способ трудоемок в осуществлении из-за необходимости создания дугового разряда, который приводит к плавлению
катода, а для устранения получаемой в результате капельной фазы необходима дополнительная сепарация ионного пучка.
Известен способ получения потоков положительных ионов [2], заключающийся в приложении между твердотельным эмиттером, на поверхности которого выполнен, по меньшей мере, один острийный выступ, и электродом-экстрактором напряжения, величина
которого достаточна для взрывной ионной эмиссии. Известный способ более прост, однако обеспечивает кратковременный процесс экстракции ионов.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ получения потока положительных ионов [3], заключающийся в приложении между твердотельным эмиттером, на поверхности которого выполнен, по меньшей мере, один острийный
выступ, и электродом-экстрактором напряжения, величина которого достаточна для
BY 9168 C1 2007.04.30
взрывной ионной эмиссии, в котором для увеличения тока положительных ионов величину порогового напряжения выбирают из условия, выполняемого в области острийного выступа:
gradU > 2σ / ε 0 ,
где U - ускоряющее напряжение,
σ - предел прочности материала эмиттера на растяжение,
ε0 = 8,85·10-12Ф/м.
Известный способ более прост в осуществлении, однако из-за использования эмиттера
с заостренной рабочей частью процесс экстракции также кратковременен вследствие быстрого разрушения острийного выступа. Кроме того, для осуществления процесса необходимо использование импульсного напряжения большой амплитуды.
Задачей изобретения является создание способа получения потока положительных ионов электропроводящих материалов при значительно меньших пороговых ускоряющих
напряжениях и с увеличенным сроком службы эмиттера за счет исключения ускоренного
износа эмиттера и создания в нем дефицита электронного газа.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения потока положительных
ионов, заключающемся в приложении между твердотельным эмиттером и электродомэкстрактором напряжения, величина которого достаточна для взрывной ионной эмиссии,
через эмиттер произвольной формы пропускают электрический ток и со стороны, противоположной электроду-экстрактору, устанавливают дополнительный электрод-экстрактор,
к которому прикладывают положительный потенциал.
Отличием является пропускание электрического тока через эмиттер произвольной
формы и установление со стороны, противоположной электроду-экстрактору дополнительного электрода-экстрактора, к которому прикладывают положительный потенциал.
Способ осуществляют следующим образом.
Через электропроводящий твердотельный эмиттер произвольной формы пропускают
электрический ток, что приводит к упорядочению движения электронов электронного газа
внутри него. К дополнительному электроду-экстрактору, расположенному рядом с эмиттером, прикладывают положительный потенциал, который повышают до появления потока электронов от эмиттера к электроду-экстрактору. Это приводит к смещению
упорядоченно движущихся электронов внутри эмиттера в сторону дополнительного электрода-экстрактора, частичному извлечению и ускорению электронов из эмиттера к электроду-экстрактору. В результате этого на противоположной стороне эмиттера возникает
дефицит электронного газа, и положительно заряженные ионы кристаллической решетки
материала эмиттера начинают вырываться из эмиттера за счет сил электрического отталкивания. К второму электроду-экстрактору, расположенному рядом с эмиттером со
стороны, противоположной дополнительному электроду-экстрактору, прикладывают ускоряющее напряжение, что приводит к усилению процесса экстракции ионов из эмиттера и ускорению их к электроду-экстрактору - возникает поток положительных ионов от
эмиттера к электроду-экстрактору, для получения которого можно использовать как импульсное, так и постоянное ускоряющее напряжение любой величины. Использование в
заявляемом способе эмиттера произвольной формы, упорядочение движения электронов
пропусканием электрического тока через эмиттер и смещение электронов в сторону дополнительного электрода-экстрактора обеспечивает использование рабочей поверхности
эмиттера значительно большей площади, что приводит к значительному увеличению срока службы эмиттера при значительно меньших пороговых ускоряющих напряжениях.
В таблице 1 приведены примеры, осуществленные по предлагаемому способу с эмиттером из различных материалов и размеров, при различных токах через эмиттер, положительных потенциалах экстракции электронов и ускоряющих напряжениях. Показатели
известного способа для сравнения приведены в таблице 2. Как видно из приведенных в таблицах данных, срок службы эмиттера по известному способу не превышает нескольких се2
BY 9168 C1 2007.04.30
кунд. В предлагаемом способе после двух часов работы эмиттер сохранял рабочее состояние. Величина порогового ускоряющего напряжения в известном способе значительно выше, чем в заявляемом. Так, для эмиттера из вольфрама эта величина составляет не менее 20
кВ, а в заявляемом способе для того же материала был получен поток положительных ионов при 12 кв, а для эмиттеров из молибдена и углерода при 2 кВ. Таким образом, в сравнении с прототипом предлагаемый способ позволяет решить поставленную задачу.
Таблица 1
Примеры, осуществленные по предлагаемому способу
Материал эмиттера
С
Размеры эмиттера, мм
∅0,8×100
∅0,8×100
W
0,6×5×70
W
0,6×5×70
Мо
0,6×5×70
Мо
3×4×60
Мо
3×4×60
С
3×4×60
С
0,5×12×100
Ti
Ток через эмиттер, А
Потенциал экстракции электронов, кВ
Электронный ток, мА
Ускоряющее напряжение, кВ
Ионный ток, мкА
Температура, °С
Время, мин
Разрушение эмиттера
160
1
50
12
300
1400
60
Нет
180
1,7
200
2
40
1700
15
Нет
200
1
80
12
200
2000
120
Нет
180
2
300
12
250
1700
60
Нет
160
1,7
250
2
5
1700
20
Нет
160
1,7
250
10
100
1700
20
Нет
140
2,3
350
20
250
1700
20
Нет
220
1
80
12
100
2200
120
Нет
240
1
100
12
150
15
Да
Таблица 2
Показатели известного способа (прототип)
Материал эмиттера
W
W
-7
Радиус иглы эмиттера, м
Зубчатая поверхность
2⋅10
Амплитуда импульса уско40
70
ряющего напряжения, кВ
Длительность импульса, нс
20
10
Ионный ток, А
Время испытания, нс
Разрушение эмиттера
1
2,5
20
Игла оплавилась
1-2
Часть зубцов разрушилась,
несколько включений
W
2⋅10-7
20
20
Ионный ток
отсутствовал
Источники информации:
1. Анищик В.М., Углов В.В. Модификация инструментальных материалов ионными и
плазменными пучками. - Минск: БГУ, 2003. - С. 155-161.
2. Ашеулов С.В. и др. Источники ионов металлов на основе термополевой и взрывной
эмиссии // Вопросы атомной науки и техники, серия: ядерно-физические исследования. 1989. - Вып. 5 (5). - С. 100-102.
3. Патент РФ № 2019880, МПК 5 H 01J 27/22, 27/26 // Бюл. № 17. - 1994 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
85 Кб
Теги
by9168, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа