Ионно-оптическая система для ионной обработки

 

СОКИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН ц9) (1!1 (51)5 Н Of 3 37 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (46) 23.06.93. Вюл. Р 23 (21) 4167976/25 . (22) 26.12.86. (72) А.А.Агеев, С.Д;Вратчук и И,Н.Кохан (56) Габович М.Д, и др. Особенности н принципы осуществления ионнолучевой сварки. - Автоматическая сварка, В 10, 1973, с. f-4.

Маишев 10.П. Источники интенсивных ионных пучков с компенсацией положительного пространственного ®аряда внутри ускоряющего промежутка. - При.боры:и темника эксперимента, Ф 1-, f980, с. 183. (54) ИОНЯО-ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ

ИОННОИ.ОВЫВОТКИ (57) Изобретение относится к -ионной обработке материалов в области энер гетического машиностроения. Цель изобретения - повышение качества и производительности процесса путем исключения потери ионов в процессе их транспортировки от источника до изделия. Это достигается путем компен. сации положительного пространственного заряда ионов посредством установки в области дрейфа ионного пучка двух электронных эмнттеров, построен-. . ных на принципе вторичной ионноэлектронной эмиссии. Первый размещают в отверстии извлекающего электрода через прокладку иэ высокотемпературного тепло- и злектроиэоляционного материала. Второй — после второй линзы первой пары фокусируюцей системы.

Он выполнен в виде рассеченного по образующим усеченного конуса иэ материала с высоким коэффициентом вторичной ионно-электронной эмиссии, установленного большим основанием в сторону источника ионов, меньшим - в сторону обрабатываемого изделия. Это позволило увеличить ток нзвлекаемыхионов, уменьшить расходимость пучка и, тем самым, повысить производительность и качество обработки иэделий.

3 з и ф лы 3 ил, !

428100

Изобретение относится к устройствам для лучевой обработки материалов и может быть использовано в энергетическом машиностроении.

Цель изобретения — повьш ение качества и производительности процесса путем исключения потери ионов н процессе транспортировки.

На фиг, 1 изображена схема предлагаемой ионно-оптической системы, на фиг. 2 - извлекающий электрод в разрезе, на фиг, 3 — характеристика работы квадрупольных линз фокусирующей системы.

На чертежах обозначено: Х, Y — оси обжатия луча, Б — потенциал первой линзы, Ug — потенциал второй линзы, время работы линзЫ, Й я — время паузы (линза не работает, отключена).

Иоино-оптическая система содержит гаэораэрядную камеру 1 с размещенным соосно ей извлекающим электродом

2, в который со стороны газоразрядной камеры 1 через прокладку 3 иэ днуокиси алюминия запрессована кольцевая вставка 4, рабочая поверхность кото рой имеет форму тора и выполняет роль дополнительного эмиттера электронов. Далее по ходу ионного луча 5 и соосно ему расположены фокусирующая система 6, состоящая иэ первой 7 и второй 8 квадрупольных линз и отклоняющая система 9, состоящая из одной квадрупольной линзы. Каждая лин за состоит иэ четырех расположенных по окружности электродов 10. Перед отклоняющей системой 9 по ходу луча

5, но после электродов 10 второй фокусирующей линзы 8, размещен эмиттер электронов 11, выполненный в виде усеченного конуса, состоящий из изолированных секторон 12, 13, 14, 15, размещенных по окружности между электродами 10 линзы отклоняющей системы 9. Секторы !2, 13, 14, 15 выполнены из материала с высоким коэффициентом вторичной эмиссии, например, иэ гексаборида лантана. Извлекающий электрод 2 (см. фиг. 2) снабжен кольцевой встанкой, внутренняя (рабочая) поверхность 16 которой выполнена в виде тора, т.е. с закруглением на входе и выходе луча и с небольшим конусом, обращенным оснонанием навстречу движению ионного лучка. На оси X расположены сектор

i?, 14, на оси Y — сектор 13, 15

На чертеже показаны также обрабатываемое изделие 17., плазмообразующий источник электроэнергии IR, высоко5 вольтный источник питания 19 извлекающего электрода, источник питания первой 20 и второй 21 линз фокусирующей системы 6, рабочий газ 22.

Источник питания отклоняющей системы на чертежах не показан, Ионно-оптическая система работает следующим образом.

Перед началом работы откачивают устройство до требуемой степени разрежения, производят напуск рабочего газа. Затем включают источник 18— зажигается тлеющий разряд, Включают высоковольтный источник 19. Поскольку электрод 2 заряжен отрицательно, он своим потенциалом вытягинает из отверстия газоразрядной камерь1 ионный луч 5. Электроны в ионном луче практически отсутствуют, поэтому объемный заряд луча 5 способствует

2S его расхождению и, как следствие, I уменьшению плотности ионного тока между газораэрядной камерой и извлекающим электродом 2. Для снижения этого эффекта в извлекающий элект30 род ? через прокладку 3 вставляют кольцевую вставку 4, Вылетающие иэ газоразрядной камеры 1 ионы бомбардируют рабочую поверхность 16 кольцевой вставки 4, и выбитые электроны, располагаясь нокруг ионного луча 5,,образуют отрицательный объемный заряд, который, отталкиваясь от отрицательного заряда извлекающего электрода 2, сжимает ионный луч 5.

40 В тоже время суммарный отрицательный заряд извлекающего электрода 2 и вторичной эмиссии кольцевой вставки 4 позволяет извлечь иэ плазмы большее количество ионов. Конструкция кольцевой вставки 4 н виде тора с небольшим конусом, основание которого обращено н сторону камеры 1, и наличие прокладки 3 из Alg03 (см. фиг. 2) позволяют эффективно испольэовать как бы суммарную эмиссию электронов. В данной конструкции эмиссия электронов происходит в основном за счет ионного удара. Кольцевая вставка 4 позволяет достаточно хорошо компенсировать объемный заряд ионного пучка и осущестнлять его поджатие, что облегчает его дальнейшую фокусировку и транспортировку, Кроме того, она не требует дополнительных ист. силков

1394838

Фиг. 3 палец 4 в рабочем положении по отношению..м стакану 1, Рассоединение замкового устройства производится за счет соответствующего принудительного увеличения зазора между кожухами 10, заполняемого упругой герметизирующей прокладкой 12. При этом происходит осевое перемещение стаканов 1 и по отношению к пальцу 4, в результате которого деформируется хотя бы одно из разжимных упругих колец 3. При дальнейшем относитель- . ном перемещении деформируемое упругое разжимное кольцо 3 попадает в его дополнительную проточку 7 и выносится из стакана I. Далее, приложив к пальцу 4 определенное осевое усилие, направленное на его вывод иэ стакана! I, таким же образом извлекают палец 4 вместе с упругим разжимным кольцом 3 иэ второго стакана 1.

Наличие в замковом устройстве одинаковых стаканов 1 и упругих разжимных колец 3 обеспечивает сокращение номенклатуры изготовляемых деталей и вэаимозаменяемость изделий при монтаже-демонтаже, Конструкция пальца обеспечивает простоту его изготовления. Наличие у него двух фиксирующих проточек 6 н .7 расширяет его функциональное назначение, превращая палец 4 в инструмент для извлечения упругих раэжимных колец 3, Формула н з о б р е т е н и я

I,3àìêîâoe устройство преимущественно для теплоизоляционных оболочек, содержащее установленные в зоне стыка соединяемых оболочек стаканы с кольцевым фиксирующим пазом на цилиндричес5 кой поверхности расположенные в стакаУ не упругое раэжимное кольцо и запирающий палец с заходной фаской и проточкой на цилиндрической поверхности ,для фиксации разжимного кольца, о т10 л и ч а ю щ. е е с я тем, что, с целью повышения удобства обслуживания и надежности при несоосности и перекосах соединяемых оболочек, оно снабжено упругими прокладками, раэ15 мещенными в стыке соединяемых оболочек, запирающий палец выполнен с дополнительной проточкой, диметр которой меньше внутреннего диаметра упругого кольца, расположенной между ос20 новной проточкой и эаходной фаской и сопряженной с цилиндрической поверхностью пальца конусными участка,— ми, диаметр цилиндрического участка пальца между заходной фаской и допол 5 нительной проточкой и диаметр основной проточки больше внутреннего диаметра разжимного кольца.

2. Устройство по п.1, о т л и—

-ч а ю щ е е с я тем, что проточки на

Зо запирающем пальце выполнены на обоих

его концах.

3. Устройство по п. I о т л ич а ю щ е е с я тем, что разжимное кольцо выполнено в виде незамкнутого треугольника с выпуклыми и сопряженнымн посредством радиуса сторонами.

4. Устройство по п.1, о т л и -. ч а ю щ е е с я тем, что разжимное кольцо выполнено замкнутым. !394838

I 428100

Фиг. 2

UMn ими

Фце.3

Составитель А.Латай

Техред М.Дидык Корректор M.Äåì÷èê

1 Редактор Н. Коляда

Подписное

Заказ 2377

Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1I3035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4)5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4