Устройство для возбуждения разряда в импульсном генераторе электроэрозионной плазмы

 

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано в вакуумных сильноточных электроразрядных устройствах технологического назначения, например, для нанесения тонких пленок и покрытий. Цель изобретения - увеличение ресурса и повышение надежности генератора в режимах интенсивной генерации плазмы. Устройство для возбуждения разряда в импульсном генераторе электроэрозионной плазмы обеспечивает получение поджигной плазмы. Инициирующая плазма образуется за счет испарения и ионизации материала токопровода. Токопровод нанесен на поверхность изолятора и имеет контакт с электродом поджига и локальный контакт с катодом, расположенным эксцентрично относительно охватывающего его изолятора. При перемещении локального контакта тонкопленочного токопровода с катодом по кромке его рабочего торца зона генерации плазмы смещается по поверхности изолятора. Новым в устройстве является выполнение рабочего торца изолятора в виде конической поверхности в сторону рабочего торца катода, образующая которой составляет с торцовой поверхностью катода угол 10 ... 40°. 1 ил.

Изобретение относится к плазменной технике, может быть использовано в вакуумных сильноточных электроразрядных устройствах технологического назначения, например, для нанесения тонких пленок и покрытий. Цель изобретения - увеличение ресурса и повышение надежности генератора в режимах интенсивной генерации плазмы. На чертеже изображено предлагаемое устройство для возбуждения разряда в импульсном генераторе электроэрозионной плазмы, общий вид. Устройство для возбуждения разряда в импульсном генераторе электроэрозионной плазмы содержит цилиндрический катод 1, эксцентрично охватывающий его вблизи рабочего торца кольцевой изолятор 2, поверхность которого, обращенная в одну сторону с рабочим торцом катода 1, снабжена тонкопленочным токопроводом 3, имеющим с ним локальный контакт 4, механизм перемещения 5 изолятора 2 и кольцевой поджигающий электрод 6, контактирующий с пленочным токопроводом 3. Вторым разрядным электродом генератор является его кольцевой анод 7. Механизм перемещения 5 изолятора 2 предусматривает возможность катящегося перемещения локального контакта 4 одновременно по тонкопленочному токопроводу 3 изолятора 2 и катоду 1. Поджигающий электрод 6 выполнен в виде внутреннего конуса, а изолятор 2 - в виде наружного конуса. Изолятор 2 выступает из поджигающего электрода 6, конусно сопряжен с ним и установлен меньшим основанием в сторону рабочего торца катода 1. Угол между образующей конуса изолятора и торцовой поверхностью катода составляет 10...40^о. Питание устройства для возбуждения разряда в импульсном генераторе электроэрозионной плазмы, также как и самого генератора, осуществляется от управляемого импульсного источника, выводы которого электрически связаны с катодом 1, поджигающим электродом 6 и анодом 7. Генератор вместе с узлом для возбуждения разряда размещен в вакуумной камере 8. Устройство для возбуждения разряда в импульсном генераторе электроэрозионной плазмы работает следующим образом. Приводят в действие механизм перемещения 5 изолятора 2 с тонкопленочным токопроводом 3, вынуждающий изолятор 2 обкатывать катод 1. При этом локальный контакт 4 тонкопленочного токопровода 3 изолятора 2 с катодом 1 начинает перемещаться (катиться) одновременно как по катоду 1, так и по тонкопленочному токопроводу 3 в области кромки изолятора 2, охватывающей рабочий торец катода 1. Управляемый импульсный источник питания с требуемой частотой, обеспечивающий достижение средних разрядных токов в несколько десятков ампер, подает импульсы напряжения на разрядный промежуток катод 1 - анод 7 генератора электроэрозионной плазмы и синхронно импульсы напряжения на поджигающий промежуток катод 1 - тонкопленочный токопровод 3 - поджигающий электрод 6. Протекание импульса тока через последний промежуток вызывает электровзрывное испарение материала тонкопленочного токопровода 3 с поверхности изолятора 2. Образующая при этом инициирующая плазма заполняет разрядный промежуток катод 1 - анод 7 генератора, а поскольку к нему приложено импульсное напряжение, в генераторе возбуждается импульсный вакуумный сильноточный электрический разряд, горение которого сопровождается генерированием электроэрозионной плазмы материала катода 1 в возникающих на его рабочем торце катодных микропятнах, появляющихся в области локального контакта пленочного токопровода 3 с катодом 1 и устремляющихся затем к центру катода. Основная часть электроэрозионной плазмы, генерируемой в каждом разрядном импульсе, проходит через кольцевой анод 7 генератора и используется в технологических целях, например, для нанесения тонких пленок и покрытий; некоторая же часть этой плазмы осаждается на конической поверхности изолятора 2 с тонкопленочным токопроводом 3, восстанавливая его разрушенный электровзрывным испарением участок и подготавливая устройство к следующему акту возбуждения разряда в генераторе. Перемещение локального контакта 4 тонкопленочного токопровода 3 изолятора 2 с катодом 1 по кромке его рабочего торца смещает от импульса к импульсу зону генерации электроэрозионной плазмы, чем обеспечивается высокая равномерность эрозии рабочей поверхности (торца) катода 1. Наличие конусообразной поверхности изолятора (теневой для плазмы) и отсутствие выступающего поджигающего электрода позволяют снизить интенсивность осаждения на поверхности изолятора разлетающейся в вакуум электроэрозионной плазмы материала катода, способствуя стабилизации величины сопротивления поджигающего промежутка, благодаря чему увеличивается ресурс работы устройства и одновременно повышается надежность генерации электроэрозионной плазмы при средних разрядных токах в генераторе до нескольких десятков ампер.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ РАЗРЯДА В ИМПУЛЬСНОМ ГЕНЕРАТОРЕ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ПЛАЗМЫ по авт. св. N N 1168070, отличающееся тем, что, с целью увеличения ресурса и повышения надежности в режимах интенсивной генерации плазмы, поверхность кольцевого изолятора с нанесенным токопроводом выполнена конической формы, при этом меньшее основание конической поверхности обращено в сторону рабочего торца катода, а угол между образующей конуса и торцовой поверхностью катода составляет 10 - 40^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 22.06.1997

Номер и год публикации бюллетеня: 17-2001

Извещение опубликовано: 20.06.2001        

---