close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 9264

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 9264
(13) C1
(19)
(46) 2007.06.30
(12)
7
(51) H 05H 1/54, 1/24,
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
1/48, C 23C 14/24
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ВАКУУМНО-ДУГОВОЙ
ПЛАЗМЕННЫЙ УСКОРИТЕЛЬ
(21) Номер заявки: a 20040507
(22) 2004.06.03
(43) 2005.12.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Физико-технический
институт Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Селифанов Сергей Олегович; Селифанов Олег Владимирович; Точицкий Эдуард Иванович
(BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) SU 1577675 A3, 1994.
SU 1568874 A4, 1994.
GB 1591827 A, 1981.
BY 9264 C1 2007.06.30
(57)
1. Технологический импульсный вакуумно-дуговой плазменный ускоритель, содержащий охлаждаемый кольцевой нерасходуемый анод, установленный соосно с анодом
расходуемым торцом к нему охлаждаемый цилиндрический катод, выполненный с возможностью возвратно-поступательного осевого перемещения, и вакуумно-дуговую систему поджига со схемой ее питания, отделенную вакуумными зазорами от катода и анода
Фиг. 1
BY 9264 C1 2007.06.30
и содержащую экран в форме кольца, охватывающий с зазором боковую поверхность катода, и установленные между катодом и анодом кольцевые инициирующий электрод, расходуемый электрод с внутренней усеченной конической поверхностью и изолятор с тонкопленочным токопроводом на внутренней поверхности, соединенным электрическими
контактами с инициирующим и расходуемым электродами, причем один из контактов выполнен фиксированным кольцевым, другой - в виде катящегося локального контакта, а
схема питания выполнена с возможностью возникновения при ее включении двух последовательных вспомогательных разрядов в системе поджига, первый из которых происходит между тонкопленочным токопроводом и инициирующим электродом, отличающийся
тем, что внутренняя поверхность изолятора выполнена усеченной конической, обе указанные конические поверхности ориентированы с условием пересечения любой нормалью
к ним расходуемого торца катода, а в виде катящегося локального контакта выполнен
контакт тонкопленочного токопровода с инициирующим электродом, выполненным из
износо- и дугостойкого материала, при этом схема питания выполнена с возможностью
обеспечения второго вспомогательного разряда между расходуемым электродом и экраном, совмещающим функцию электрода, а также дальнейшего возникновения в системе
поджига третьего вспомогательного разряда между катодом и расходуемым электродом.
2. Ускоритель по п. 1, отличающийся тем, что инициирующий электрод выполнен из
электроугольного материала.
3. Ускоритель по п. 2, отличающийся тем, что в качестве электроугольного материала выбран композиционный материал "графит-металл", в частности "графит-медь".
Предлагаемое изобретение относится к области импульсной вакуумно-дуговой плазменной техники и технологии и может быть использовано для получения высококачественных, в частности, алмазоподобных тонких пленок и покрытий различного функционального назначения.
Известен технологический импульсный вакуумно-дуговой плазменный ускоритель [1],
содержащий два основных охлаждаемых электрода, один из которых представляет собой
нерасходуемый анод с отверстием, служащим для формирования истекающих из ускорителя импульсных потоков ускоренной плазмы, а другой - цилиндрический катод, боковая
поверхность которого является расходуемой, и лазерную систему поджига (возбуждения)
многократно повторяемого импульсного вакуумно-дугового разряда в ускорителе; цилиндрический катод ускорителя выполнен из графита и снабжен механизмом, обеспечивающим возможность его вращения вокруг оси, а лазерная система поджига оснащена средством для продольного сканирования расходуемой поверхности цилиндрического катода
лазерным излучением.
Такой технологический ускоритель характеризуется достаточно высокой равномерностью выработки расходуемой поверхности цилиндрического катода. Однако по надежности возбуждения вакуумно-дугового разряда он уступает технологическому ускорителю с
вакуумно-дуговой системой поджига, а по стоимости и сложности значительно его превосходит.
Известен технологический импульсный вакуумно-дуговой плазменный ускоритель [2],
содержащий два основных электрода, один из которых представляет собой кольцевой нерасходуемый анод, а другой - установленный соосно с ним цилиндрический охлаждаемый
катод, торец которого, обращенный к кольцевому нерасходуемому аноду, является расходуемым, и вакуумно-дуговую систему поджига; цилиндрический катод ускорителя выполнен из графита; вакуумно-дуговая система поджига расположена между основными
электродами, отделена от каждого из них вакуумным промежутком и состоит из кольцевого экрана, охватывающего с зазором боковую поверхность цилиндрического катода,
кольцевого инициирующего электрода, кольцевого расходуемого электрода, имеющего
2
BY 9264 C1 2007.06.30
внутреннюю поверхность в виде поверхности усеченного конуса, и кольцевого изолятора,
внутренняя поверхность которого снабжена тонкопленочным токопроводом, имеющим
электрический контакт с кольцевым инициирующим электродом и с кольцевым расходуемым электродом, причем каждый электрический контакт является фиксированным кольцевым электрическим контактом.
Такой технологический ускоритель нашел применение в составе вакуумно-плазменных установок УВНИПА-1-001 и УВНИПА-1-002 для нанесения упрочняющих покрытий. Установки выпускает АО "Кварц", г. Калининград, Россия. Вышеописанный технологический импульсный вакуумно-дуговой плазменный ускоритель используется в них
для получения тонкопленочных слоев из алмазоподобного углерода.
Однако и этот ускоритель не лишен ряда существенных недостатков. Так, например,
наличие кольцевого (протяженного) фиксированного электрического контакта тонкопленочного токопровода как с расходуемым, так и с инициирующим электродом, приводит к
частому возникновению "привязки" вакуумно-дугового разряда в системе поджига к одному и тому же локальному участку внутренней поверхности расходуемого электрода,
когда он выполняет роль катода системы поджига. Такое явление может наблюдаться на
протяжении нескольких десятков-сотен последовательных вакуумно-дуговых разрядов в
системе поджига, после чего происходит скачкообразное перемещение "привязки" на другой локальный участок кольцевого электрического контакта расходуемого электрода с
тонкопленочным токопроводом. Какой-либо закономерности в перемещении "привязок"
не наблюдается. Частота же их появления увеличивается по мере функционирования ускорителя. Длительно существующие "привязки" быстро изменяют профиль внутренней
поверхности кольцевого расходуемого электрода, вызывая появление кратерообразной ее
выработки в зоне каждой "привязки", что сопровождается смещением направления инжекции инициирующей плазмы к периферийным участкам расходуемого торца цилиндрического катода, где при этом преимущественно и возникают катодные микропятна импульсного вакуумно-дугового разряда в ускорителе. Равномерность выработки расходуемого торца цилиндрического катода ухудшается, выработка становится ассиметричной.
Следует также отметить, что расходуемый торец цилиндрического катода в результате выработки постепенно все больше заглубляется внутрь охватывающего его кольцевого экрана.
В совокупности эти факторы приводят к тому, что при достижении всего 50-70 тысяч импульсов вакуумно-дугового разряда в ускорителе вероятность его возбуждения уменьшается до 90-95 %, а при дальнейшей работе без профилактики быстро падает до 50-80 %.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому технологическому
импульсному вакуумно-дуговому плазменному ускорителю является технологический
ускоритель [3], содержащий охлаждаемый кольцевой нерасходуемый анод, установленный соосно с анодом расходуемым торцом к нему охлаждаемый цилиндрический катод,
выполненный с возможностью возвратно-поступательного осевого перемещения, и вакуумно-дуговую систему поджига со схемой ее питания, отделенную вакуумными зазорами
от катода и анода и содержащую экран в форме кольца, охватывающий с зазором боковую
поверхность катода, и установленные между катодом и анодом кольцевые инициирующий
электрод, расходуемый электрод с внутренней усеченной конической поверхностью и
изолятор с тонкопленочным токопроводом на внутренней поверхности, соединенным
электрическими контактами с инициирующим и расходуемым электродами, причем электрический контакт тонкопленочного токопровода с кольцевым инициирующим электродом является фиксированным кольцевым электрическим контактом, электрический контакт тонкопленочного токопровода с кольцевым расходуемым электродом - подвижным
локальным электрическим контактом, вакуумно-дуговая система поджига оснащена средством для обеспечения возможности катящегося перемещения подвижного локального
электрического контакта, а схема питания выполнена с возможностью возникновения при
ее включении двух последовательных вспомогательных разрядов в системе поджига, пер3
BY 9264 C1 2007.06.30
вый из которых происходит между тонкопленочным токопроводом и инициирующим
электродом.
Наличие в системе поджига упомянутого подвижного (катящегося) локального электрического контакта устраняет существование вышеописанного явления "привязки" возбуждаемого в ней вакуумно-дугового разряда [4]. Равномерность выработки расходуемого
торца цилиндрического катода ускорителя существенно повышается. Оснащение же ускорителя механизмом, обеспечивающим возможность возвратно-поступательного осевого
перемещения цилиндрического катода, позволяет выбрать и поддерживать неизменным
оптимальное положение расходуемого торца этого электрода по мере его выработки в
процессе эксплуатации ускорителя. В результате достигается безотказное функционирование ускорителя в течение 150-200 тысяч импульсов вакуумно-дугового разряда при вероятности его возбуждения не ниже 90-95 % и при достаточно высокой равномерности
выработки расходуемого торца цилиндрического катода.
Причиной имеющего место снижения эффективности работы ускорителя является постепенное изменение профиля внутренней поверхности кольцевого расходуемого электрода вдоль круговой траектории, по которой перемещается (катится) локальный электрический контакт системы поджига. По прошествии в системе поджига 75-100 тысяч
вакуумно-дуговых разрядов на расходуемом электроде вдоль этой круговой траектории
появляется выработка в виде кольцевой щелевой канавки. Если до ее образования первичная высокоплотная инициирующая плазма, полученная из материала расходуемого электрода в области катящегося локального электрического контакта под воздействием катодных микропятен вакуумно-дугового разряда в системе поджига, инжектировалась
преимущественно в направлении нормали к конусообразной внутренней поверхности расходуемого электрода, что гарантировало ее попадание на расходуемый торец цилиндрического катода ускорителя и, тем самым, обеспечивало надежное возбуждение в нем вакуумно-дугового разряда, то после образования щелевой канавки (особенно по мере ее
углубления) эта плазма начинает все чаще инжектироваться в каком-либо другом направлении, отличающемся от вышеуказанного оптимального направления. Это происходит в
результате того, что в таком случае катодные микропятна вакуумно-дуговых разрядов,
осуществляемых в системе поджига, возникают внутри щелевой канавки и из-за кратковременности существования самих разрядов часто не успевают переместиться на неподвергшуюся выработке конусообразную часть поверхности расходуемого электрода,
инжектирование инициирующей плазмы с которой, как уже отмечалось, происходит в
требуемом оптимальном направлении.
В итоге по прошествии 150-200 тысяч импульсов вакуумно-дугового разряда в ускорителе, как правило, требуется его профилактическое обслуживание.
Целью предлагаемого изобретения является увеличение межпрофилактического ресурса высокоэффективной работы технологического импульсного вакуумно-дугового
плазменного ускорителя.
Поставленная цель достигается тем, что в известном технологическом импульсном вакуумно-дуговом плазменном ускорителе, содержащем охлаждаемый кольцевой нерасходуемый анод, установленный соосно с анодом расходуемым торцом к нему охлаждаемый
цилиндрический катод, выполненный с возможностью возвратно-поступательного осевого перемещения, и вакуумно-дуговую систему поджига со схемой ее питания, отделенную
вакуумными зазорами от катода и анода и содержащую экран в форме кольца, охватывающий с зазором боковую поверхность катода, и установленные между катодом и анодом кольцевые инициирующий электрод, расходуемый электрод с внутренней усеченной
конической поверхностью и изолятор с тонкопленочным токопроводом на внутренней поверхности, соединенным электрическими контактами с инициирующим и расходуемым
электродами, причем один из контактов выполнен фиксированным кольцевым, другой - в
виде катящегося локального контакта, а схема питания выполнена с возможностью воз4
BY 9264 C1 2007.06.30
никновения при ее включении двух последовательных вспомогательных разрядов в системе поджига, первый из которых происходит между тонкопленочным токопроводом и
инициирующим электродом; внутренняя поверхность изолятора выполнена усеченной конической, обе указанные конические поверхности ориентированы с условием пересечения
любой нормалью к ним расходуемого торца катода, а в виде катящегося локального контакта выполнен контакт тонкопленочного токопровода с инициирующим электродом, выполненным из износо- и дугостойкого материала, при этом схема питания выполнена с
возможностью обеспечения второго вспомогательного разряда между расходуемым электродом и экраном, совмещающим функцию электрода, а также дальнейшего возникновения в системе поджига третьего вспомогательного разряда между катодом и расходуемым
электродом.
Еще одно отличие предлагаемого технологического ускорителя состоит в том, что
инициирующий электрод выполнен из электроугольного материала.
Отличием предлагаемого технологического ускорителя является также то, что в качестве электроугольного материала выбран композиционный материал "графит-металл", в
частности "графит-медь".
Отсутствие научно-технических публикаций, касающихся вышеуказанных отличительных признаков технологического импульсного вакуумно-дугового плазменного ускорителя, подтверждает новизну предлагаемого изобретения.
Вышеуказанная форма выполнения внутренней поверхности кольцевого изолятора
при имеющем место отсутствии заметных следов ее повреждения в процессе достаточно
продолжительной эксплуатации ускорителя позволяет эффективно использовать при поджиге инициирующую плазму, полученную из материала тонкопленочного токопровода,
поскольку в этом случае она инжектируется в оптимальном направлении. В таких условиях высоконадежное длительное функционирование ускорителя достигается при значительно меньшем количестве инициирующей плазмы, получаемой из материала расходуемого электрода во время осуществления каждого акта возбуждения основного импульсного вакуумно-дугового разряда. В результате срок службы расходуемого электрода
увеличивается.
Что же касается катящегося локального электрического контакта, то его ресурс в предложенном ускорителе значительно выше, чем в ускорителе-прототипе. Это обусловлено
тем, что инициирующий электрод в отличие от расходуемого электрода не является плазмообразующим электродом (катодом) вакуумно-дуговых разрядов, осуществляемых в системе поджига, и подвергается лишь незначительному побочному их воздействию. Расходом инициирующего электрода можно практически пренебречь при выполнении его из
износо- и дугостойкого, например, электроугольного материала, особенно если последний
представляет собой композиционный материал "графит-металл", в частности "графитмедь".
Совокупность вышеизложенных положительных факторов, присущих предложенному
ускорителю, способствует достижению цели изобретения. В связи с этим следует признать, что его отличительные признаки являются существенными.
На фиг. 1 схематически изображен продольный разрез предлагаемого технологического ускорителя; на фиг. 2 - его поперечный разрез по месту расположения катящегося локального электрического контакта. На фиг. 3 изображена система электропитания ускорителя.
Предлагаемый технологический импульсный вакуумно-дуговой плазменный ускоритель имеет два основных охлаждаемых электрода - кольцевой анод 1 и цилиндрический
катод 2. Между ними зажигается основной импульсный вакуумно-дуговой разряд в ускорителе. Цилиндрический катод 2 установлен соосно с кольцевым анодом 1. Торец 3 цилиндрического катода 2, обращенный к кольцевому аноду 1, является расходуемым и
служит для получения плазмы из материала цилиндрического катода 2 под воздействием
катодных микропятен, существующих на нем во время горения основного импульсного
5
BY 9264 C1 2007.06.30
вакуумно-дугового разряда. Кольцевой анод 1 является нерасходуемым электродом и
предназначен для формирования импульсных потоков ускоренной плазмы, истекающих
через его отверстие 4. Для отвода тепла, выделяющегося в основных электродах при работе ускорителя, каждый из них охлаждается. Охлаждение является косвенным, при этом
кольцевой анод 1 монтируется в водоохлаждаемом цилиндрическом полом корпусе 5, а
цилиндрический катод 2 - на круглом торце 6 водоохлаждаемого трубчатого держателя 7.
Монтаж может быть осуществлен посредством резъбовых соединений или каких-либо
иных технических средств.
Для установки ускорителя на технологическую вакуумную камеру служит фланец 8,
имеющийся на водоохлаждаемом цилиндрическом полом корпусе 5 со стороны кольцевого анода 1. С противоположной стороны водоохлаждаемый цилиндрический полый корпус 5 имеет другой фланец 9. К нему вакуумно-плотно присоединяется быстросъемный
фланец 10, имеющий по центру отверстие 11, через которое проходит с зазором водоохлаждаемый трубчатый держатель 7 цилиндрического катода 2. Ось трубчатого держателя
7 и ось цилиндрического катода 2 совпадают с осью ускорителя. Показанное на фиг. 1
стрелками возвратно-поступательное осевое перемещение цилиндрического катода 2 достигается, например, с помощью сильфонной сборки 12, снабженной любым известным
средством для сжатия/растяжения имеющегося в ней сильфона 13. Сильфон 13 одной стороной вмонтирован во фланец 14, служащий для герметичного присоединения сильфонной сборки 12 к быстросъемному фланцу 10, а другой - во фланец 15, осевым перемещением которого в ту или иную сторону и осуществляется сжатие/растяжение сильфона 13.
Фланец 15 сильфонной сборки 12 вакуумно-плотно соединяется с фланцем 16, в который
герметично вмонтирован водоохлаждаемый трубчатый держатель 7, электрически изолированный от фланца 16 посредством диэлектрической втулки 17. Фиксированное положение оси водоохлаждаемого трубчатого держателя 7, исключающее возможность недопустимого поперечного или углового ее смещения при сжатии/растяжении сильфона 13,
обеспечивается использованием двух вставленных одна в другую втулок 18 и 19, при этом
втулка 18 жестко закрепляется на быстросъемном фланце 10, а втулка 19 устанавливается
на фланце 15 сильфонной сборки 12 и имеет возможность скользящего перемещения по
втулке 18 при сжатии/растяжении сильфона 13.
Ускоритель оснащен вакуумно-дуговой системой поджига 20, предназначенной для
возбуждения в нем многократно повторяемого основного импульсного вакуумно-дугового
разряда. Вакуумно-дуговая система поджига 20 расположена между основными электродами ускорителя, отделена от каждого из них вакуумным промежутком и состоит из кольцевого электрода-экрана 21, охватывающего с зазором боковую поверхность 22 цилиндрического катода 2, кольцевого инициирующего электрода 23, кольцевого изолятора 24 и
кольцевого расходуемого электрода 25. Особенностью кольцевого изолятора 24 и кольцевого расходуемого электрода 25 является то, что каждый из них имеет внутреннюю поверхность в виде поверхности усеченного конуса - поверхность 26 и 27, соответственно,
причем любая нормаль, например нормаль 28 к поверхности 26, и любая нормаль, например нормаль 29 к поверхности 27 пересекает расходуемый торец 3 цилиндрического катода, хотя и необязательно под одинаковым углом. Внутренняя поверхность 26 кольцевого
изолятора 24 снабжена тонкопленочным токопроводом 30, имеющим фиксированный
кольцевой электрический контакт 31 с кольцевым расходуемым электродом 25 и катящийся локальный электрический контакт 32 с кольцевым инициирующим электродом 23.
Механизм, обеспечивающий перемещение катящегося локального электрического контакта 32, а также средство для сжатия/растяжения сильфона 13 сильфонной сборки 12 могут
быть полностью заимствованы из известного технологического вакуумно-дугового плазменного ускорителя - прототипа [3], и чтобы не загромождать схематическое изображение
предлагаемого технологического ускорителя, не показаны.
6
BY 9264 C1 2007.06.30
Целесообразно в предлагаемом ускорителе выполнять кольцевой инициирующий
электрод 23 из износо- и дугостойкого материала. Предпочтительным материалом этого
электрода является электроугольный материал, лучше если электроугольный материал
представляет собой композиционный материал "графит-металл", в частности "графитмедь".
Функционирование предлагаемого технологического импульсного вакуумно-дугового
плазменного ускорителя базируется на осуществлении основного импульсного вакуумнодугового разряда, возбуждаемого с помощью вакуумно-дуговой системы поджига 20 за
счет использования дополнительных импульсных вакуумно-дуговых разрядов небольшой
энергоемкости по сравнению с энергоемкостью основного разряда. Источниками энергии
всех вакуумно-дуговых разрядов могут являться конденсаторные батареи.
Электрическая схема, которая может быть с успехом применена для обеспечения работы ускорителя, упрощенно изображена на фиг. 3.
После достижения в технологической вакуумной камере, на которой смонтирован ускоритель, давления 10-3 мм рт.ст. и ниже, производится заряд конденсаторных батарей 3336 от управляемых источников электропитания (не показаны). При подаче управляющего
сигнала на ключевой элемент 37 начинается разряд пусковой конденсаторной батареи 33
по цепи "кольцевой инициирующий электрод 23 - катящийся локальный электрический
контакт 32 кольцевого инициирующего электрода 23 с тонкопленочным токопроводом
30 - тонкопленочный токопровод 30 - фиксированный кольцевой электрический контакт
31 тонкопленочного токопровода 30 с кольцевым расходуемым электродом 25 - кольцевой
расходуемый электрод 25". Последний выполняет в данный момент роль второго инициирующего электрода.
Если пусковая конденсаторная батарея 33 имеет емкость 2-5 мкФ и предварительно
заряжена до напряжения 400-800 В, то мощность ее разряда оказывается достаточной для
получения в системе поджига 20 необходимого начального количества инициирующей
плазмы требуемой плотности за счет интенсивного электровзрывного испарения материала тонкопленочного токопровода 30 на участке конусообразной внутренней поверхности
кольцевого изолятора 24, расположенном между инициирующим 23 и расходуемым 25
кольцевыми электродами. Поскольку любая нормаль к упомянутой конусообразной поверхности пересекает расходуемый торец 3 цилиндрического катода 2, охваченный кольцевым электродом - экраном 21, а полученная инициирующая плазма инжектируется как
раз в таком оптимальном направлении, причем с чрезвычайно высокой скоростью ее распространения, она почти мгновенно закорачивает вакуумный промежуток, образованный
кольцевым расходуемым электродом 25 и кольцевым электродом - экраном 21, которые
присоединены, соответственно, к отрицательному и положительному полюсам вспомогательной конденсаторной батареи 34. При величине ее емкости 20-50 мкФ и предразрядном
напряжении на ней 250-600В в вышеуказанном вакуумном промежутке практически безотказно возникает очень короткий, но довольно мощный импульсный вакуумно-дуговой
инициирующий разряд, на время горения которого расходуемый электрод 25 становится
его катодом, а электрод - экран 21 - анодом. С этого момента процесс получения инициирующей плазмы существенно интенсифицируется.
Катодные микропятна этого импульсного вакуумно-дугового разряда, под воздействием которых и образуется теперь инициирующая плазма, появляются как на тонкопленочном токопроводе 30, находящемся на конусообразной внутренней поверхности кольцевого изолятора 24 и являющемся электрически продолжением расходуемого электрода 25,
так и на конусообразной внутренней поверхности самого расходуемого электрода. Это
приводит к получению двух составляющих инициирующей вакуумно-дуговой плазмы:
плазмы из материала тонкопленочного токопровода 30 и плазмы из материала расходуемого электрода 25. Каждая из них инжектируется в направлении, перпендикулярном к поверхности, на которой она образуется. Так как любая нормаль к той или иной вышеуказанной конусообразной поверхности пересекает расходуемый торец 3 цилиндрического
7
BY 9264 C1 2007.06.30
катода 2, а кольцевой электрод - экран 21, являющийся анодом инициирующего вакуумнодугового разряда, охватывает этот торец, формируется весьма плотный направленный на
него сгусток инициирующей плазмы. Он закорачивает вакуумный промежуток, образованный цилиндрическим катодом 2 и кольцевым расходуемым электродом 25, а поскольку эти электроды присоединены, соответственно, к отрицательному и положительному
полюсам дополнительной конденсаторной батареи 35 емкостью 100-300 мкФ, предварительно заряженной до напряжения 200-500 В, то между цилиндрическим катодом 2 и
кольцевым расходуемым электродом 25 загорается дополнительный импульсный вакуумно-дуговой разряд, в котором кольцевой расходуемый электрод 25 выполняет роль дополнительного анода ускорителя. На расходуемом торце 3 цилиндрического катода 2 возникают катодные микропятна. В них генерируется высокоплотная вакуумно-дуговая плазма
из материала цилиндрического катода 2, причем количество этой плазмы оказывается
достаточным для заполнения ею основного разрядного промежутка "кольцевой анод 1 цилиндрический катод 2" ускорителя в такой степени, что в нем обеспечивается высоконадежное возбуждение основного импульсного вакуумно-дугового разряда, поддерживаемого основной конденсаторной батареей 36 емкостью 1000-5000 мкФ, предварительно
заряженной до напряжения 150-500 В.
Во время горения дополнительного и основного вакуумно-дуговых разрядов кольцевой электрод - экран 21 - выполняет свою вторую роль - роль экрана, препятствующего
существованию катодных микропятен на боковой поверхности цилиндрического катода 2.
Полученный в ускорителе импульсный поток плазмы из материала его цилиндрического
катода 2 истекает в технологический объем вакуумной камеры через отверстие 4 кольцевого анода 1.
По окончании основного вакуумно-дугового разряда небольшая доля генерированной
плазмы осаждается на конусообразной внутренней поверхности кольцевого изолятора 24,
восстанавливая тонкопленочный токопровод 30 и делая возможным осуществление очередного запуска ускорителя.
Наличие катящегося локального электрического контакта 32 в системе поджига 20 позволяет изменять местоположение зоны генерирования инициирующей плазмы, перемещая ее от импульса к импульсу по круговой траектории относительно оси ускорителя, что,
в свою очередь, приводит к принудительному перемещению зоны зарождения катодных
микропятен на расходуемом торце 3 его цилиндрического катода 2.
В качестве материала цилиндрического катода 2 при нанесении тонких пленок и покрытий различного функционального назначения на основе алмазоподобного углерода и
иных его структурных модификаций предпочтительно использовать графит или какиелибо композиционные углеродсодержащие материалы, например "графит-медь", "графитвольфрам" и другие.
При одном и том же материале цилиндрического катода 2 межпрофилактический ресурс высокоэффективной работы предложенного технологического импульсного вакуумно-дугового плазменного ускорителя не менее, чем в 2 раза превосходит таковой для ускорителя-прототипа.
Источники информации:
1. Laser - Arc - Beschichtung. Проспект фирмы Vakuumtechnik Dresden GmdH, 1991 г.
2. Установка нанесения упрочняющих покрытий УВНИПА-1-001: Техническое описание и инструкция по эксплуатации 3.279.070 ТО. - АО "Кварц"", г. Калининград, Россия,
1986.
3. Патент SU 1577675 A3, 1994.06.30.
4. Highly reliable technological pulsed vacuum arc plasma accelerator with graphite catode./Selifanov O.V., Selifanov S.O./IV International Conference "Plasma physics fnd plasma
technology", PPPT-4, Minsk, Belarus, September 15-19, 2003, p. 953-956.
8
BY 9264 C1 2007.06.30
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
9
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
176 Кб
Теги
9264, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа