Импульсный плазменный ускоритель

 

Использование: относится к области плазменного нанесения упрочняющих, декоративных , защитных покрытий и тонких пленок в вакууме. Сущность изобретения: импульсный плазменный ускоритель представляет собой источник питания 1, между плюсом и минусом которого параллельно включены N-цепей, содержащих последовательно соединенные между собой соответствующий накопительный конденсатор 2.t...2N и соответствующий диод 3.1...3N. Параллельно каждому накопительному конденсатору 2.1...2N включено соответствующее сопротивление 4.1...4N и дополнительный конденсатор 5.1...5N, соединенных между собой последовательно, Каждая средняя точка соединения первых сопротивлений 4.1...4N и дополнительных конденсаторов 5.1 ...5N через вторые сопротивления 6.1...6N соединена с анодом соответствующего N/2 тиристора 7.1...7 N/2, катоды тиристоров 7.1...7 N/2 соединены между собой и с поджигающим электродом 8. Первые выводы N-накопительных конденсаторов 2.1...2N через импульсный трансформатор 9 соединены с входом магнитной катушки, выход которой соединен с металлическим цилиндром 11, а вторые выводы N-накопительных конденсаторов 2.1....2IM соединены с соответствующими двумя электродами 12.1„.12М. Первый конец вторичной обмотки импульсного трансформатора 9 через ограничительное сопротивление 13 соединен с землей, а второй конец - с рабочим столом 14, установленным в вакуумной камере 15. Образование плазмы из материала электродов 12 осуществляется за счет разряда накопительных конденсаторов 2.1...2N. В момент разряда образуется импульсное магнитное и электрическое поле, которое прикладывается к рабочему столу, 3 ил, у Ё .х VI О 3 СА Х|

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 Н 05 Н 5/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4771898/21 (22) 20.12.89 (46) 28.02.93. Бюл; N. 8

P1} Ленинградское конструкторское бюро технологического оснащения (72) В.Е;Пилюта, А.Л.Сиваков и Е.В.Сиваковэ (56) 1. Дороднов А.М, Технологические плазменные ускорители, Журнал технической физики, 1978, т, 48, М 9, с. 1858 — 1869.

2. Алескеров Б.М„Нурбаев К.3. Плазменная -пушка, предназначенная для импульсной обработки поверхностей материалов. сб. материалов III Всесоюзной конференции Современные методы магнитного удержания, нагрева и диагностики плазмы, Харьков, 1982, ч. 2, с. 196.. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ ПЛАЗМЕННЫЙ УСКОРИТЕЛЬ (57) Использование: отйосится к.области плазменного нанесения упрочняющих, декоративных, защитных покрытий и тонких пленок в вакууме; Сущность изобретения: импульсный плазменный ускоритель представляет собой источник питания 1, между плюсом .и минусом которого параллельно включены N-цепей, содержащих последовательно соединенные между собой соответствующий н а к оп ител ь н ы и конденсатор.

2.1...2N и соответствующий диод 3,1...3N.

Изобретение относится к области плазменного нанесения упрочняющих, декоративных, защитных покрытий и тонких пленок в вакууме.

БЦ,, 1798937 А1

Параллельно каждому накопительному конденсатору 2.1...2N включено соответствующее сопротивление 4.1...4й и дополнительный конденсатор 5.1...5N, соединенных между собой последовательно, Каждая средняя точка соединения первых сопротивлений 4.1.„4N и дополнительных конденсаторов 5.1...5N через вторые сопротивления 6.1...6N соединена с анодом соот- ветствующего й/2 тиристора 7.1...7 й/2, катоды тиристоров 7.1...7 N/2 соединены.: между собой и с поджигающим электродом

8. Первые выводы И-накопительных конденсаторов 21...2N через импульсный трансформатор 9 соединены с входом магнитной катушки, выход которой соединен с металлическим цилиндром 11, а вторые выводы

N-накопительных конденсаторов 2,1....2N соединены с соответствующими двумя электродами 12.1...12N. Первый конец вторичной обмотки импульсного трансформатора

9 через ограничительное сопротивление 13 соединен с землей, а второй конец — с рабочим столом 14, установленным в вакуумной камере 15. Образование плазмы из материала электродов 12 осуществляется за счет © разряда накопительных конденсаторов р

2.1...2N. В момент разряда образуется импульсное магнитное и электрическое поле, которое прикладывается к рабочему столу, 3 ил.

Целью изобретения является повышение надежности работы ускорителя, Указанная цель достигается тем, что в импульсный плазменный ускоритель, содержащий ис1798937 точник питания, N накопительных конден. саторов, поджигающий электрод, рабочий стол, размещенный в вакуумной камере, N сегментов-электродов, размещенных в металлическом цилиндре..на внешней поверхности которого размещена катушка электромагнита, одним концом подключен. ная к цилиндру,. дополнительно введены N диодов; включенных параллельно накопительным конденсаторам N цепочек, каждая из которых состоит из включенных последовательно первого сопротивления и дополнительного конденсатора, в.которых каждая средняя точка соединения через второе сопротивление попарно соединены с анодом соответствующего N/2 тиристора, катоды тиристоров соединены между собой и с поджигающим электродом, при этом первые выводы Й накопительных конденсаторов че рез импульсный трансформатор соединены 20 с входом магнитной катушки, а вторые выводы N накопительных конденсаторов соединены с соответствующими N электродами, при этом первый конец вторичной обмотки импульсного трансформатора че- 25 рез ограничительное сопротивление соединен с землей, а второй конец — с рабочим столом.

На фиг. 1 представлена схема импульсного плазменного ускорителя; на фиг. 2 — 30 устройство поджигающего электрода; на фиг, 3 — расположение электродов, вид сверху, Импульсный плазменный ускоритель содержит источник питания 1, где между 35 плюсом и минусом параллельно включены

N-цепей, содержащих последовательно соединенные между собой накопительный конденсатор 2 1...2.N и соответствующий диод 3.1...З.N. Параллельно каждому нако- 40 пительному конденсатору 2.1„,2.N включено соответствующее сопротивление

4,1...4.N и дополнительный конденсатор

5,1...5.N, соединенных между собой последовательно. Каждая средняя точка соедине- 45 ния первых сопротивлений 4.1....4,N и дополнительных конденсаторов 5.1.„5.N через вторые сопротивления. 6.1...6.N,.ñîåäèнена с анодом соответствующего

N/2-тиристоров 7.1...7;М/2, катоды тиристо- 50 ров 7,1...7. N/2 соединены между собой и с поджигающим электродом 8.,Первые выводы Й-накопительнblх конденсаторов

2,1.„2.N через импульсный трансформатор

9 соединены с входом магнитной катушки 55

10, выход которой соединен с металлическим цилиндром 11. а вторые выводы N-накопительных конденсаторов 2.1...2.N соединены с соответствующими N-электродами 12.1...12. N, Первый конец вторичной обмотки импульсного трансформатора 9 через ограничительное сопротивление 13 соединен и с землей, а второй конец — с рабочим столом

14, установленным в вакуумной камере 15, Поджигающий электрод 8 выполнен в виде втулки. Металлические планки 16 через керамические вставки 17 связывают соответствующую йару электродов 12.1...12.N.

Соединение электродов попарно может быть выполнено в любой комбинации.

Импульсный плазменный ускоритель работает следующим образом.

Источник питания 1 обеспечивает заряд накопительных конденсаторов 2.1„.2.N u дополнительных конденсаторов 5.1...5.N до напряжения 300...1500 В, Рассмотрим формирование плазмы из электродов 12.1 и 12,2, При подаче управляющего.сигнала на.тиристор 7.1, он открывается и дополнительные конденсаторы 5,1 и

5,2 разряжаются через второе сопротивление 6.1 и 6.2, тиристор 7.1, поджигающий электрод 8 металлическую планку 16, керамическую вставку 17 и соответствующие два электрода 12.1 и 12.2, образуя начальную плазму на поверхности двух сегментов электродов 12,1 и 12.2 за счет испарения материала керамической вставки 17, Наличие начальной плазмы инициирует вакуумно дуговой разряд между металлическим цилиндром 11 и электродами 12.1 и 12.2 при разряде накопительных конденсаторов 2.1 и 2,2. Накопительные конденсаторы 2.1 и 2,2 разряжаются через импульсный трансформатор 9, магнитную катушку 10, металлический цилиндр 11,и электроды 12.1 и 12,2, образуя плазму из материалов соответствующих электродов 12,1 и 12,2.

Таким образом, на время разряда накопительных конденсаторов создается импульсное магнитное поле и к рабочему столу

14 прикладывается импульсное напряжение, Аналогичным образом попарно формируется плазма на оставшихся 12.3...12.N электродах прй включении 7,2...7.N /2 тиристо ров.

Включение тиристоров 7.1...7. N/2 может быть самым различным, тем самым позволяя получать многослойные, многокомпозиционные покрытия в любом сочетании и в любом процентном соотношении.

В качестве примера разработан ИПУ с количеством электродов 8 .

В качестве конденсаторов 2,1...2.N u

5.1„,5.N использовались конденсаторы серии К75 — 40, емкостью соответственно 700 мкф и 40 мкф, а также тиристоры серии ТБ

161-100.

1798937

Источник питания 1 может быть самым различным, но обеспечивающим заряд накопительных конденсаторов с частотой 1...40 Гц до напряжения 300...1500 В (например, источник питания марки MT-42М), Следует также отметить, что вместо диодов 3.1...3.N лучше использовать тиристоры, благодаря чему обеспечивается надежное включение соответствующих пар электродов при нанесении многослойных покрытий.

Таким образом, благодаря особенности исполнения, заявляемый ИПУ обеспечивает образование начальной плазмы на поверхности каждого сегмента-электрода, что способствует повышенной эффективности возбуждения дугового разряда на каждом из N-сегментов-; обеспечивает устойчивую работу при формировании импульсов тока практически любого значения, так как накопительные конденсаторы подключены непосредственно к электродам, исключает использование дополнительных источников для запитки магнитной катушки. рабочего стола, поджига вакуумно-дугового разряда на каждом из 1ч-сегментов-электродов, Эти условия обеспечивают простоту устройства, малые габариты и в целом повышает надежность рабо.ты в 2...4 раза.

Формула изобретения

Импульсный плазменный ускоритель, содержащий источник питания, M накопительных конденсаторов, поджигающий электрод. рабочий стол, размещенный в вакуумной камере. M сегментов электродов. размещенных в металлическом цилиндре, 5 на внешней поверхности которого размещена катушка электромагнита, одним концом подключенная к цилиндру. о т л и ч аю щ и. и с я тем, что, с целью повышения надежности работы ускорителя, допол10 нительно вэедены N диодов, включенных параллельно накопительным конденсаторам, Й цепочек, каждая из которых состоит из включенных последовательно первого сопротивления. и дополнительного кон15 денсатора, в которых каждая средняя точка соединения через второе сопротив.ление попарно соединена с анодом соответствующего N/2 тиристора, катодй тиристоров соединены между собой и

20 с поджигающим электродом, при этом первые выводы N накопительных кон.денсаторов через импульсный трансформатор соединены. с входом магнитной катушки, а вторые выводы N

25 накопительных конденсаторов соедине- ны с соответствующими N электродами, при этом первый конец вторичной обмотки импульсного трансформатора через ограничительное сопротивление соеди30 нен с землей. а второй конец — с рабочим столом.

1798937

Составитель В.Масленков

Редактор Т.Егорова Техред M.Mîðråíòàë Корректор А.Мотыль

Заказ 780 . Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r . Ужгород. ул,Гагарина, 101