Файл: Носков Д.А. Электронно-ионное оборудование технологического назначения.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 24.07.2024

Просмотров: 113

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Рис.

. Схема классификации источников aoHOB-jyiioiuiaBBMX элементов

рйсючн. ионов тугопл|.

 

 

А.А.с

ионивац.

 

 

даров

электр.

По

сйбсобу получё

:ия гаров .бочего

 

 

вещества

 

И . И . с и с л . и с п а р

H.l/Lc использован

 

ч и с т ы х в е щ е с т в

катодного

распыле

IRS Hi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

разряда

а,

3

X

 

 

 

 

а

о

3.

S

 

 

л

ч

3

X

 

а,•

но

 

=Г

 

о

са

2 .

 

Си

а>

с.

35

ч

о

 

 

ок

s> а.

 

 

ЕН

 

 

О о.

 

*

О О

 

 

о

 

*

£н

•

в

 

ее

 

о

 

 

• О

=5

03

 

Pi

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

Й . Й . С исп;,

в

1 А . и . и с п а р

 

 

 

з р а з р . к а м

р а з . к . н (

 

 

 

нагр.тзая.

элЛ

о. а н т . I

p. 3- к О

о tf.

s a о. со

а ш

а.

^1

W.и.с ИСП-В'

В а г . э л . р а з .

1

о

W

о о. о со са а.

ы

• о

аз « л-

И. VI. с нак.ано* испар

б о л ь -

- 36 ^

i; небольших затратах мощности) должен дава:ь пучок ионов

определенного состава, имеет большой срок службы,

должен

быть простым по конструкции, удобным в обслуживании

и на­

дежным в работе.

;

Для удобства ознакомления с принципами устройства конструкций ионных источников целесообразно произвести их i классификации. В качестве классификационных признаков но-*

х\,т быть ~эяты способы получения

ионов (поверхностная

ионизация, ионизация электронами,

иовлзахпь/в

плазме ra-j

8 0 В 0 Г 0 разряда), вид разряда, вогбуждаеного в

газорааряд-*

ной камере (дуговой, тлеющий, высокочастотный, с оецнхля- i цией электронов и т . д . ) , способ получения рабочего ввще-j 1 ства в атомарном состоянии (acnapehue, катодное распыле­

ние, диссоциация легкоплавких я газообразных

соединений,

содержащих рабочее вещество и т . д . ) , способ

нагрева и

испарения рабочего вещества (теплопередача от автономно­ го источника, нагрев эа счет энергии разряда и т . д . ) , по конструктивным признакам (расположен»" испарителя внутри

или

вне газоразрядной камеры, наличие накаленного катода

и т

. д . ) , а также по другим признакам.

Одна из возможных классификаций источников ионов ту­ гоплавких элементов приведена на рис . 2 - 3 - 1 . В .данной классификации более подроб"о представлены шшзменвыг ис ­ точники ионов ка" наиболее эффективные и более широко испо^зуемые в устройствах технологическоги назяачеыя. И^очники этой группы будут описаны более подробно, чем источники с повепхностной ионизацией и источники с иони­ зацией электронным у д . ; > о м . Для общего ознакомления с ус­ тройством источников двух последних групп рассмотрим принцип работы и схему расположения основных элементов источников.

2--3-1. Ионные источники с поверхностной ионизацией паров

Источники с поверхностной ионизацией применяйте. в воеаых двигателях и ы^-гут использоваться для технологиче­ ски:* цОД1 в те* случаях, когда необходимо оо*учать

кие K C s e j A H o e t * .

 

-

37 -

 

 

 

 

 

 

 

 

^Принцип устройства источника приведен на рис.2-3-2.

Источник

предназначен для

получения

ионов

щелочных

ме­

 

 

таллов

и состоит

и'

испари­

 

 

теля 5,

пористой

вольфрамо­

 

 

вой пластины ч-, ускоряющего

^ ^ ^ ^ В ' ^ ^ ^ ^ ^

электрода 3 и систем форми-

'

тя1:лмчсг>

рования,

которые

на

рисунке

 

 

не

показаны. Яидклй

металл

 

 

из

испарите.^

диффундирует

 

 

через

поры на

поверхность

 

 

вольфрамовой

 

пластины,имею­

Рис.2-3-2. Источник ионов

щей высокую

температуру,при

которой

атомы металла

от­

с поверхностной иониза­

дают электрон

вольфраму,

 

цией:

 

 

 

превращаясь

в

положительные

1 -жидкий щелочной металл;

2- поток ионов{ 3-ускоряю-

ионы. Под действием

электри­

ций электрод; 4-пористый

ческого

поля

 

-'скоряичего

 

вольфрамовый-ионизатор;

электрода производится отбор

J-испаритель

ионов с поверхности и уско­

 

 

 

0

рение

их до

соответствующих

 

энергий.

 

 

 

 

 

 

 

 

Достоинством

данного

ис­

 

 

точника

является

возможность

 

 

 

 

получать большие ионные

токи

 

i

 

 

и

сравнительно

высокая

чисто­

Рис . 2 - 3 - 3 . Источник

 

та

ионного пучка,

определяе­

 

мая степенью

очистки

исход­

ионов с ионизацией

элек­

ного

материала,

поскольку

тронным jдаром:

 

 

отбор

ионов

может

осущест­

1 - электронный

прожектор;

вляться в

высоком

вакууме,и

2- область ионизации

 

 

загрязнение пучка какими-ли­

 

 

 

 

 

 

 

 

бо примесями практически ис­

ключены. К недостаткам источника

слег'ет

отнести

невысокую

экономичность и высокую рабочую температуру.

 

 

 

 

Примером

источника с ионизацией паров металла

элект­

ронным

у д а р о м

може т

служить источник ионов

пермаллоя,

уст­

р о й с т в о

к о т о р о г о схематически п о к а з а н о

на

р и с . 2 - 3 - 3 .

Пары

п е р м а л л о я

с о з д а ю т с я

в о б л а с т и 2 з а с ч е т н а г р е в а и с п а р и т е л я

о т а в т о н о

м н о г о н а г р

е в а т е л я . Пары м е т а л л ионизируются э л е к -

- 38 -

тронами, эмитируемыми терыокатодоы и ускоряющимися в поле анодов. Извлечение ионов производится через отверстие в ка­ тоде. Источник успешно использовался для получения пленок перн^.лоя метглом ионного освоения, однако ионные источни­ ки такого типа по эффективности значительно уступают плаз­ менным истичникам и из-за сложности конструкции широкого распространения не подучили.

2-3-2. Плазменные источники ионов с исполь­ зованием испарения чистых веществ

В источниках ионов тугоплавких элементов на основе ис­

парения рабочего веществ • для ионизации паров

могут

ис­

пользоваться дуговой разряд, тлеющий разряд,

разряд с

ос ­

цилляцией электронов в магнитном поле и некоторые другие виды разряда. Ионный источник такого типа должен содержать испаритель, разрядну. камеру и систему извлечения и форми­ рования потока ионов. Конструктивно источники изготавлива­

ются с испарителями, расположенными

вне разрядной

камеры,

с испарителями, совмещенными с разрядной камерой

или

 

на­

ходящимися внутри разрядной камеры, а для нагрева

рабочего

вещества может осуществляться путем теплового излучения,

электронной

бомбардировкой

и другими методами.

 

 

 

 

 

 

 

Принципиальная

схема

 

 

устройства источника

ионов

 

 

с испарителем вне разряд­

 

 

ной

камеры с дуговым

разря­

 

 

дом

с накаленным катодом

 

 

показана на рис.2-3-4. Пары

 

 

рабочего вещества

из

испа­

 

 

рителя поступают в

парорас­

 

 

пределитель и разрядную ка­

 

 

меру, образованную

трубча­

Pic.J-3- . Источник ионов.*

тым

анодом и катодом в

фор­

I-испарнтель; 2-парорас-

ме

вольфрамового блока

3,

пределитель-акод; 3-катсд;

нагреваемого

бомбардировкой

А-вольфрамовая спираль;

электронами,

эммттируемыми

5-электроды

системы

вспомогательным

катодом

ч.

экстракции

 

 

Атоиы рабочего

вещества

 

 

 

 

 

 

ионизируются

а

шпзме

Нсса-

- 39 -

моеюцельного дуговою разряда с накаленным катодом. Из­ влечение ионов из плазмы осуществляем.ся с помощтч» элект­ родов 5 через щель в аноде шириной 2-8 ым и высотой 120- -360 мм. Из такого источника получены пучки ионов туго­ плавких металлов с током до сотен миллиампер, при коэф­ фициенте использования вещества от 5 ьр 50$. Это достиг­ нуто благодаря высокой температуре разрядной камеры и большой степени ионизации паров рабочего вещзства. Испа­ ритель, паропровод, парораспределитель и разрядная камрра выполнены из невзаимодействующих с рабочим веществом материалов.

Представляют интерес конструкции источников с полым термокатодом, который одновременно является испарителем,

схематии ески

представленные на рис . 2 - 3 - 5 . В той

п другой

 

 

 

 

конструкциях

испаритель

 

 

 

 

нагреваетег

пропуска­

 

 

 

 

нием

 

тока, и

пары рабо­

 

 

 

 

чего

 

вещества

посту­

 

 

 

 

пают

 

в разрндную каме­

 

 

 

 

ру.

В первом

варианте

 

 

 

 

(а)

разряд

зажигается

 

 

 

 

между

трубчатым като­

 

 

 

 

дом

и

плоский

анодом,

 

 

 

 

в котором

выполнено

 

 

 

 

отверстие

для

выхода

Рис.2-3-5. Источник ионов

ионов. Во второй кон­

с полым катодом:

струкции источника

ис­

а)

с

пряным

разрядом;

пользуется

разряд

с

б)

с

разрядом Пеннинга

осцилляцией

электровоз

1 -трубчатый

термокатод;

в магнитном

поле. Ионы

2- анод; 3-отражатель

электронов;

4-экстрактор

извлекаются

из

плазмы

 

 

 

 

разряда с помощью элек­

трода 4. Для повышения степени иогизации па область

раз ­

ряди накладывается неоднородное магнитное поле.

 

 

 

В данных

источниках испаритель

максимально

приближен

к разрядной

камере и фактически совмещен 2 полым катодом.

Несмотря

на

сгносительную

простоту конструкции, эти источ-

ни :х не

получили

широкого

распространения из-за

невысоко­

го коэффициента

использования рабочего вещества,

обуслов-

Смотрите также файлы