Файл: Носков Д.А. Электронно-ионное оборудование технологического назначения.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.07.2024
Просмотров: 129
Скачиваний: 0
- 50 -
Рас . 2 - 2 - 6 . Источник с ИОРЧО- электронной эмиссией о хо лодным катодом:
1-квтод$ 2-анод{ З-плазма; ^-ыашенъ? 5-электронный пучокj 6-иоаный слов
Рис . 2 - 2 - 7 . Электронная пушка с полым анодом:
1-катод{ 2-диафрагма,'
3-полый анод; ч~электронный пучок;' 5-плазма
невелико, |
поэтому |
|
|||||
кроссовер |
пучка |
сов |
|||||
падает |
о центром |
кри |
|||||
визны поверхности |
ка |
||||||
тода. Сущность второ |
|||||||
го |
опособа |
заключает |
|||||
ся |
в (] зкусировке |
пуч |
|||||
ка |
ионов, |
бомбарди |
|||||
рующих холодный |
катод, |
||||||
элект1 .веским |
|
полек |
|||||
полого |
анода |
и диаф |
|||||
рагмы. Этот |
принцип |
||||||
реализован |
в |
конструк |
|||||
ции |
электронной |
пушки |
|||||
о полым анодок,схема |
|||||||
тически |
изображенной |
||||||
на рис . 2 - 2 - 7 . |
Пр1; фо |
||||||
кусировке |
ионов |
|
на |
||||
катоде |
образуется |
|
|||||
как |
бы точечный |
ис |
|||||
точник |
электронов,ко |
||||||
торые, ускоряясь |
в |
слое |
|||||
положительного |
прост |
||||||
ранственного |
заряда, |
||||||
движутся вблизи |
опти |
||||||
ческой |
оси |
электро |
|||||
статической |
линзы |
|
|||||
(эл . J 2,3). Основным |
|||||||
недостатком |
такого |
|
|||||
споена |
является |
быст |
|||||
рое |
разрушение |
рабочей |
|||||
поверхногти |
катода |
и |
|||||
образование |
кратера, . |
||||||
влияющего |
на |
электрон |
|||||
но-оптические |
свойства |
||||||
системы. |
|
|
|
|
|
||
I
•- 31 -
2-2-2-2. Электронные пушки HI- основе тлеющего разряда с полым катодом
Характерной особенностью разряда с полым катодо» явля ется повышенная концентрация электронов в области отрица тельного свечени ., Н 8 Х о д я щ е й с я р к а к правило^в катодной по лости, обусловленная интенсивной фотоэмиссией с катода под действием ультрафиолетового и мягкогорёг геновского излу чения, генерируемых в самом разряде, а также осцилляцией
электронов в катодной полости. |
; Ч |
В разрядном промеяутке с полым |
квтодом специальной |
конструкции может быть зозбукден разряд с электронным пуч ком, для которого характерно .шличие четко очерченного электронного пучка. Для возбуждения такого разряда обычно используются полые перфорированные и"и сетчатые катоды
цилиндрической |
или сферической нормы.'На |
рис.2-2-8 показан |
|||||||
|
|
принцип |
устройства |
||||||
|
|
^для |
|
генерации |
элект |
||||
|
|
ронного пучка в сис |
|||||||
|
|
теме |
с полым |
катодом. |
|||||
|
|
При |
|
подаче |
на перфо |
||||
|
|
рированный |
полый |
ка |
|||||
|
|
тод |
|
отрицательного |
|||||
|
|
относительно |
зазем |
||||||
|
|
ленного |
анода |
|
по |
||||
|
|
тенциала |
зажигается |
||||||
|
|
тлеющий |
высоковольт |
||||||
|
|
ный разряд. |
Ион. |
из |
|||||
|
|
плазмы разряда^нахо |
|||||||
|
|
дящейся |
nr.?. ЬЗТОДПОЙ |
||||||
Рис . 2 - 2 - 8 . Электронный нагрева |
полости, |
ускоряются |
|||||||
тель с перфорированным полым |
в |
темном катодном |
|||||||
катодомJ |
|
||||||||
|
пространстве |
и |
по |
||||||
I-корпус-анод; |
2-катод; |
||||||||
ступают |
на |
катод, |
|||||||
3-электронный |
пучок? 4-мишень; |
||||||||
часть ионов, |
проникаю- |
||||||||
5- фокусирующее |
кольцо; |
||||||||
м х |
|
через отверстия в |
|||||||
6- апертуда катода; 7-перфо^иро- |
|
||||||||
вавная стенка |
катода |
полость |
катода, и |
вызы |
|||||
|
|
вают |
вторичную эмиссию. |
||||||
32 -
Эти процеосг вместе с ионизг,',ией и фотоэмиосией способст вуют заполнению катодной полости плазмой отрицательного сьъчення разряд.-. Поскольку потенциал плазмы в пгюсти положителен по отношению к ее поверхности,только неболь шая часть электронов выходит из полосг:'. через отверстия перфорации, и основная их доля выходит через эмнттирующее отверстие в виде пучка. Экспериментально уота:явлено, что эхо отверстие голяно б"ть в 3 patu больше, чем отверстие перфорации. В настоящее время с поиощыо подобных устройств генерируются электронные пучки мощноо:ью до 10 квт, при токе пучг-- 0,1+2 а. Рабочее давление, при котором сущест вует описанная форма разряда, составляет 1+Ю~'тор, а на
пряжение горения |
5-25 кв. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
В некоторых случаях для получения |
лучевой формы |
раз |
||||||||||
ряда |
применялись |
системы со сплошным полым катодом. Одна |
||||||||||
|
|
|
|
ко |
интенсивность |
элек |
||||||
|
|
|
|
тронного |
пучка |
при |
|
1 8 - |
||||
|
|
|
|
ких |
.:атодах ниже, |
чем |
||||||
|
|
|
|
при |
перфорированных. |
|
||||||
|
|
|
|
Представляют |
и"терес |
|
||||||
|
|
|
|
газоразрядные |
системы с |
|||||||
|
|
|
|
неэквипотенциальным |
по |
|||||||
|
|
|
|
лым |
катодом, |
в |
которых |
|||||
|
|
|
|
предусмотрена |
возмож |
|||||||
|
|
|
|
ность |
управления током |
|||||||
|
|
|
|
пучка |
при неизменном |
|
||||||
|
|
|
|
энергии |
электронов |
|
пу |
|||||
|
|
|
|
тем |
изменения |
потенциа |
||||||
|
|
|
|
ла |
промежуточного |
лек- |
||||||
|
|
|
|
троде. Конструкция |
|
од |
||||||
Рис.2-2-9. Электр-ыная пушка |
ной |
ив |
электронных |
|
пу |
|||||||
на основе разряда о полым |
шек такого типа |
приведе |
||||||||||
катодом: |
|
|
на на рис.2-2-9. В дан |
|||||||||
1,3,9~изоляторы5 |
2-вывод |
|||||||||||
ной |
пушке кроме |
анода а |
||||||||||
сетю |
4-БЫВ('? китода; |
|||||||||||
Б-подый .H8ti.,..i 6-вставке; |
полого |
катода |
имеется |
|||||||||
?»анод; 6- |
ывод |
анода} |
сетка |
и |
отражатель,меж |
|||||||
Ю-катодный |
цазиидр; |
ду 1.-.тодои и |
сеткой |
за |
||||||||
II-олта.--; х2-Ь. |
ажатель |
жигается |
в-псмаютсдь- |
|||||||||
|
|
|
|
|||||||||
НИЙ p : i s p « 1 . |
.'V loft |
- 33 -
выоововолмннй разряд в лучевой форме горит между катод ной трубкой и анодом. Осцилляции электронов во вопоногательнон разряда способствует повывенип степени ионизация > плотности плазмы в полости катода. Поскольку ионы ва плавны вспомогательного разряда попадают в полость катода к участ
вую* в гамма-процеосах на ее поверхности, концентрация |
|
электронов |
в полости и, следовательно, ток пучка зависят |
of режима |
вспомогательного разряда. Благодаря этому в дан |
ной конструкции ток пучка можно регулировать изменением потвнг'вла сетки. Ток пучка, проходящее через анодное от
верстие, может достигать 90$ |
от тока |
рвэрнда. |
Описанная |
|
электронная .|умка позволяла |
подучить |
ток до |
50 к а при |
на |
пряжении 10-15 кв. |
|
|
|
|
2-2-2-3. Кольцевые электронные нагреватели |
|
|||
Выооковолътный тлеющий разряд может возбуждаться |
в |
|||
остене электродов сферического или кольцевого типа |
и ис |
||
пользоваться для нггрева цилиндрических |
деталей со |
|
всех |
сторон. В настоящее время предложено две |
конструкции |
та- |
|
кьх нагревателей с пол^м сферическим катодом и с кольцевым полым катодом. Принцип устройства нагревателя со сферичес ким катодом приведен на рис.2-2-10. Нагреватель состоит из
|
|
водоохлахдаемого, катода |
на |
||||
|
|
нержавеющей стали, имеющего |
|||||
|
|
форму усеченной долой сферн |
|||||
|
|
и гтражвтельного |
экрана |
3, |
|||
|
|
расположенного на |
расстоя |
||||
|
|
нии /2-3 |
мм от повёрхно • :и |
||||
|
|
катода |
и выполненного |
из |
|||
|
|
нержавеющей стада. Рожь эк |
|||||
|
|
рана |
состоит в подавлении |
||||
Рис.2-2-10. Кольцевой |
разряда |
на нагреваемую |
дея |
||||
тель |
с |
внешней стороны |
ка |
||||
электронный газоразряд |
тода. Нагреваемая |
деталь |
|||||
ный нагреватель» |
|
||||||
|
помещается на оси |
системы И |
|||||
I-нагреваемая деталь-анод» |
|||||||
выполняет роль аногэ. Сфери- |
|||||||
г-катод) 3-экраН |
катодаJ |
||||||
чес:ля |
форма по; ерхности |
наг |
|||||
4-темная область; |
5-плазка$ |
||||||
тола |
обеспечивает |
направлен |
|||||
6-расплавлвнная зона |
|||||||
ное |
по радиальным |
траекториям |
|||||
|
|
||||||
- 34 -
движение электронов, благодаря которому нагреваетоя сравни тельно уак^ч зона (2-3 им) 1омбардаруеиой детали. Нагрев производится при давлении 1-30 sop. Мощность нагревателя слределяатоя параметрами разряда, "еометричеондаи равмегч-
мв электродов и может регулироваться путем «вменения |
на |
пряжения на катоде. К недостаткам нагревателя одедует |
от |
несли сравнительно высокое давление и нестабильность |
pas- |
рада. |
|
Для рабом в диагл зоне давл^ий 10""3+Ю~*тор предложен |
|
нагреватель с коробчатым полым катодом, помещенным в |
маг |
нитное пода. Благодаря наложению на ...входную полость |
маг |
нитного поля повышается концентрация электронов в плазме
катодного свечения, что способствует |
увеличению тока |
на |
|
деталь, которая та юзе выполняет |
роль |
анода. |
|
2-3. Источники ионов |
|
|
|
Иоточннки ионов в настоящее |
время широко применяются |
||
как элементы ионно-дучевых установок |
в ускорителях заря- |
||
аенных частиц, ыа^пектрометрах, в установках для рг-деле
ния изотопов, а |
такк*. и как самостоятельные устройства, |
||
п р е д н а з я в ч е 1 ш ы а |
д. i травления |
и очистки поверхностей, |
для |
осавдения пленок и для других |
целей. |
|
|
.1олучение потока свободных ионов основано на ионизации |
|||
атомоь на поверхности твердого тела, ионизации газа |
или |
||
паров электронным пучком, ла извлечении ионов из плазмы га~ залого разряда и т„д.
Источники ионов появилиоь в конце прошлого столетия.Од- « нако их эффективность была низка. Начало развития эффектив ных ионных источников отностоя кйО-годаы. Быстрое разви тие ионных источим зв стимулировалось мссиодс ;анияыи в об-» ласти ядерной физики. В настоящий время разработано и экс плуатируется бол^шоь количество простых и слсаных по конст рукции источников ионов газов и твердых веществ. В послед ние годы в связи о развитием злектронно-ионной технологии усилился интерес к источникам ионов твердых веществ, удов-
леав-ояимш некоторый специфическим |
требованиям. Ионный |
ис |
||
точник технологического назначения помимо общих требований |
||||
(генврирс |
знне |
пучка с необхОДОчь-ми |
ui•••но-оптическими ,энер- |
|
t гетически |
J и |
ременньшя параметрами |
при малом расхода |
газа |