Генератор электронного пучка (варианты)



Генератор электронного пучка (варианты)
Генератор электронного пучка (варианты)
Генератор электронного пучка (варианты)

 

H05H1/24 - Плазменная техника (термоядерные реакторы G21B; ионно-лучевые трубки H01J 27/00; магнитогидродинамические генераторы H02K 44/08; получение рентгеновского излучения с формированием плазмы H05G 2/00); получение или ускорение электрически заряженных частиц или нейтронов (получение нейтронов от радиоактивных источников G21, например G21B,G21C, G21G); получение или ускорение пучков нейтральных молекул или атомов (атомные часы G04F 5/14; устройства со стимулированным излучением H01S; регулирование частоты путем сравнения с эталонной частотой, определяемой энергетическими уровнями молекул, атомов или субатомных частиц H03L 7/26)

Владельцы патента RU 2535622:

Государственный научный центр Российской Федерации-федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" (RU)

Группа изобретений относится к области физической электроники и может использоваться как источник непрерывных или импульсных пучков электронов с энергией до 10-20 кэВ в газах среднего давления (0,1-10 кПа). В первом варианте изобретения катод (1) генератора выполнен в виде неохлаждаемого цилиндра, плотно вставленного в изолятор (2). Изолятор имеет в торцевой части соосное катоду отверстие, а вплотную к торцу изолятора установлен плоский металлический анод (3) с отверстием, соосным отверстию в изоляторе и образующим канал для электронного пучка от торца катода до выхода из генератора. Во втором варианте изобретения генератор электронного пучка содержит разрядную структуру, расположенную непосредственно в рабочем газе и состоящую из катода, изолятора и анода, катод генератора выполнен в виде неохлаждаемого цилиндра, торец изолятора расположен в одной плоскости с торцем катода, вплотную к торцу изолятора соосно с катодом установлена шайба, внутренний диаметр которой больше диаметра катода, а вплотную к шайбе установлен плоский металлический анод с отверстием, соосным шайбе и образующим канал для электронного пучка от торца катода до выхода из генератора. Катод как в первом, так и во втором варианте может быть закреплен в изоляторе клеевым соединением вдали от рабочей поверхности катода. Техническим результатом является обеспечение охлаждения катода и изолятора вблизи вывода пучка и достижение более высоких рабочих параметров - давления газа, напряжения и мощности. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Группа изобретений относится к области физической электроники и может использоваться как источник непрерывных или импульсных пучков электронов с энергией до 10-20 кэВ в газах среднего давления (0,1-10 кПа), например в плазмохимических реакторах, в системах накачки газовых лазеров, в процессах пучково-плазменного напыления и др.

Технологическое применение пучков электронов часто требует их вывода в газовую среду. Даже в том случае, когда обработка пучком осуществляется в «вакууме», речь идет, как правило, о форвакуумной области давлений. Если же подача в вакуумную камеру материалов, подлежащих обработке пучком, осуществляется через шлюзовые камеры, имеет смысл повышать рабочее давление до максимально допустимого конкретным технологическим процессом.

При формировании пучков электронов в глубоком вакууме (порядка 10-4 Па) проблему вывода пучка в газовую среду решают, обычно, при помощи громоздких систем дифференциальной откачки или фольговых окон, технологические проблемы, создания которых широко известны. В связи с этим является актуальным создание устройств генерации электронного пучка непосредственно в газовой среде с относительно высоким давлением. Наиболее распространенный прибор такого типа - электронная пушка с высоковольтным тлеющим разрядом (ВТР-пушки, см. Завьялов М.А., Крейндель Ю.Е., Новиков А.А. Плазменные процессы в технологических электронных пушках. М.: Энергоатомиздат, 1989. 256 с.). Однако рабочее давление в ВТР-пушках не превышает 1-10 Па, что во многих случаях недостаточно. Для увеличения рабочего давления логичным шагом является уменьшение размеров устройства, обеспечивающее сохранение произведения давления на зазор между катодом и анодом в соответствие с кривой Пашена. При размерах порядка миллиметров, реализация электронно-оптических систем для формирования пучка, как это делается в ВТР-пушках, становится практически невозможной. В результате, устройство для генерации пучка электронов упрощается до плоского катода и анода с одним или многими отверстиями (в последнем случае, как правило, используют сетчатый анод).

Известен генератор электронного пучка, состоящий из плоского металлического катода и сетчатого анода, расположенного на небольшом расстоянии от катода [Бохан П.А., Сорокин А.Р. // ЖТФ 1985, т. 55, в. 1, с.88-95]. Недостатком такого генератора является ограничения на среднюю мощность пучка, связанные с тепловой нагрузкой на анодную сетку. Кроме того, для увеличения рабочего давления необходимо уменьшать зазор между катодом и анодом, что в представляющем практический интерес диапазоне давлений трудно реализуемо конструктивно.

Известен генератор электронного пучка, в котором между катодом и сетчатым (проволочным) анодом размещена диэлектрическая решетка, диафрагмирующая поверхность катода [Бохан А.П., Закревский Д.Э. // Письма в ЖТФ. 2002. т.28. в. 2. с.74-80]. В данной конструкции уменьшена тепловая нагрузка на анод и катод, однако трудности конструктивной реализации делают использование данной конструкции практически невозможным при давлениях порядка 0,1 кПа и более (зависит от сорта газа, авторы использовали гелий).

Наиболее близким по технической сущности является генератор электронного пучка, предложенный в патенте РФ №2172573. Генератор состоит из катода, представляющего собой охлаждаемую (например, проточной водой) металлическую пластину, на одну из сторон которой нанесено диэлектрическое покрытие со сквозным отверстием. Анод генератора представляет собой пластину из проводящего материала, расположенную вплотную к диэлектрическому покрытию. В аноде делается отверстие, расположенное над отверстием в диэлектрике, причем диаметр отверстия в аноде не меньше диаметра отверстия в диэлектрике.

Данному генератору свойственно два существенных недостатка. Во-первых, принудительное охлаждение катода, находящегося под высоким напряжением, является сложной технической задачей, существенно затрудняющей реализацию генератора. Во-вторых, как и в прочих упомянутых генераторах, для увеличения рабочего давления необходимо уменьшать толщину диэлектрического покрытия, что уменьшает электрическую прочность покрытия и уменьшает максимальное рабочее напряжение. При этом, как отмечается в упомянутом патенте, нагрев катода приводит к нагреву диэлектрического покрытия, что, в свою очередь, приводит к уменьшению пробойного напряжения, что и ограничивает достижимые параметры (давление газа, напряжение и мощность) в данном варианте конструкции.

Предлагаемое изобретение позволяет решить проблему охлаждения катода и изолятора вблизи вывода электронного пучка и достичь более высоких рабочих параметров - давления газа, напряжения и мощности. В первом варианте изобретения катод генератора выполнен в виде неохлаждаемого цилиндра, плотно вставленного в изолятор. Изолятор имеет в торцевой части соосное катоду отверстие, а вплотную к торцу изолятора установлен плоский металлический анод с отверстием, соосным отверстию в изоляторе и образующим канал для электронного пучка от торца катода до выхода из генератора. Во втором варианте изобретения генератор электронного пучка содержит разрядную структуру, расположенную непосредственно в рабочем газе и состоящую из катода, изолятора и анода, катод генератора выполнен в виде неохлаждаемого цилиндра, торец изолятора расположен в одной плоскости с торцом катода, вплотную к торцу изолятора соосно с катодом установлена шайба, внутренний диаметр которой больше диаметра катода, а вплотную к шайбе установлен плоский металлический анод с отверстием, соосным шайбе и образующим канал для электронного пучка от торца катода до выхода из генератора. Катод как в первом, так и во втором варианте может быть закреплен в изоляторе клеевым соединением вдали от рабочей поверхности катода.

Тепло, выделяющееся на катоде при работе генератора, за счет теплопроводности распространяется по катоду и через его боковую поверхность передается в изолятор и далее - в окружающую конструкцию, которая, в зависимости от мощности генератора, может иметь элементы с большой теплоемкостью и/или развитой боковой поверхностью для передачи тепла в окружающую среду. Таким образом, за счет достаточно большой боковой поверхности катода удается избежать необходимости организовывать принудительное охлаждение. Кроме того, толщина изолятора вблизи боковой поверхности катода не ограничена процессами в рабочей области генератора и может быть выбрана достаточно большой для обеспечения электрической изоляции даже при повышенной температуре.

Принципиальная схема генератора электронного пучка по первому варианту представлена на фиг.1, 2. Генератор состоит из цилиндрического катода 1, изолятора 2, анодной пластины 3. Изолятор 2 и анодная пластина 3 имеют соосные отверстия, открытые непосредственно в рабочий газ. Соотношение размеров отверстий может быть различным. В конструкции, изображенной на фиг.1, диаметр отверстия в изоляторе меньше диаметра катода и меньше диаметра отверстия в аноде. При этом электрическая изоляция катода и анода обеспечивается изолятором. Поскольку изолятор в предлагаемом изобретении выполнен в виде отдельной детали, а не нанесен на катод в виде диэлектрического покрытия, как в прототипе, тепловой поток с катода на изолятор вблизи рабочей части катода будет существенно меньше, чем в прототипе, что приводит к уменьшению нагрева изолятора по сравнению с нагревом диэлектрического покрытия в прототипе. Как следствие, изоляционные свойства будут сохраняться при более высокой мощности генератора электронного пучка.

На фиг.2 представлена конструкция генератора, в котором диаметр отверстия в изоляторе больше диаметров катода и отверстия в аноде, а на фиг. 3 - вариант генератора, в котором изолятор вообще не закрывает торец катода. Во втором варианте торец изолятора образует с торцом катода плоскую поверхность, а зазор между катодом и анодом обеспечивается за счет шайбы 4, диаметр которой больше диаметра катода. Такая шайба может быть изготовлена из различных материалов, в частности, может быть конструктивно объединена в единую деталь с изолятором, либо с анодом. В случае, если шайба изготовлена из проводящего материала, электрическая изоляция между соединенной с анодом шайбой и катодом обеспечивается торцевой поверхностью изолятора. При экспериментальной отработке удобнее использовать вариант фиг.3, так как величина зазора между катодом и анодом может быть легко изменена заменой шайбы 4 без замены остальных деталей. При изготовлении генератора с фиксированными параметрами для использования в каких-либо технологических установках предпочтительным является вариант на фиг.2, содержащий меньшее количество деталей.

В случае, когда диаметр отверстия в аноде меньше диаметра отверстия в изоляторе (Фиг.2), электрическая изоляция между катодом и анодом обеспечивается за счет находящегося между ними газа, проникающего в разрядный промежуток из окружающей среды через отверстие в аноде. Поэтому такой вариант должен реализовываться на левой ветви кривой Пашена, когда зазор между катодом и анодом меньше, чем необходим для пробоя газа [Райзер Ю.П. Физика газового разряда. Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2009].

Крепление элементов генератора может осуществляться различными способами и не влияет на техническую сущность изобретения.

Принцип работы генератора следующий. При появлении разности потенциалов между катодом 1 и анодом 3 происходит пробой газа и зажигается тлеющий разряд. Так как рабочая поверхность катода 1 ограничена отверстиями в изоляторе 2 и аноде 3, разряд переходит в аномальную форму при токе, равном произведению нормальной плотности тока тлеющего разряда на площадь рабочей поверхности катода. Дальнейшее увеличение тока приводит к росту катодного падения потенциала и образования вблизи катода положительно заряженной области катодного падения с избытком ионов. Ионы и нейтральные частицы, бомбардируя катод, вызывают эмиссию электронов, которые затем ускоряются в области катодного падения потенциала и покидают генератор электронного пучка через отверстие в аноде. При этом размер области катодного падения может быть больше, чем расстояние между катодом и анодом. В процессе движения электроны ионизуют молекулы газа; образовавшиеся при этом ионы движутся в сторону катода, компенсируя затраты ионов в области катодного падения на бомбардировку катода. Работа может осуществляться как в непрерывном режиме, так и в импульсном.

В первом варианте конструкции, показанном на фиг.1, рабочая область катода не может быть больше отверстия в изоляторе, тогда как в конструкциях, представленных на фиг.2 и 3, бомбардирующие катод частицы за счет поперечной диффузии могут попадать на катод в область, радиус которой превышает радиус отверстия в аноде. Электроны, эмитируемые с тех участков катода, которые находятся вне радиуса отверстия в аноде, могут напрямую попадать на анод, что приводит к некоторому уменьшению КПД и стабильности генерации электронного пучка по сравнению с вариантом фиг.1. Однако в конструкциях, представленных на фиг.2 и 3, отсутствует проблема нагрева изолятора вблизи рабочей области катода, так как изолятор с этой областью не контактирует. Это позволяет достигать более высокой мощности генератора. Кроме того, в этих конструкциях можно обеспечить меньший, по сравнению с фиг.1, зазор между катодом и анодом, что позволяет увеличивать рабочее давление и/или напряжение.

Доказана работоспособность генератора электронного пучка непрерывного действия по всем вариантам. При реализации генератора электронного пучка по варианту 1 получены следующие технические характеристики.

В воздухе при давлении от 0,1 до 0,4 кПа при Н от 0,5 до 2 мм, D=3 мм, d от 0,5 до 0,2 максимальное ускоряющие напряжение составило 10 кВ, при максимальной приведенной плотности тока ~ 10 мА/мм2 торр2.

В гелии при давлении от 0,5 кПа до 3 кПа максимальное ускоряющее напряжение составило 8 кВ, при максимальной приведенной плотности тока ~ 200 мкА/мм2 торр2.

Материал катода Mo, Cu, Fe (сталь 12Х18Н10Т), Al, графит, Zn, LaB6. Для катода из LaB6 максимальная плотность тока составила 29 мкА/мм2 при ускоряющем напряжении ~ 10 кВ.

Доказана непрерывная работа генератора электронного пучка на протяжении 30 минут, при этом максимально достижимое время работы не измерялось.

1. Генератор электронного пучка, содержащий разрядную структуру, расположенную непосредственно в рабочем газе и состоящую из катода, изолятора и анода, отличающийся тем, что неохлаждаемый цилиндрический катод плотно установлен в изоляторе, имеющем в торцевой части соосное катоду отверстие, а вплотную к торцу изолятора установлен плоский металлический анод с отверстием, соосным отверстию в изоляторе и образующим канал для электронного пучка от торца катода до выхода из генератора.

2. Генератор электронного пучка по п.1, отличающийся тем, что катод закреплен в изоляторе клеевым соединением вдали от рабочей поверхности катода.

3. Генератор электронного пучка, содержащий разрядную структуру, расположенную непосредственно в рабочем газе и состоящую из катода, изолятора и анода, отличающийся тем, что неохлаждаемый цилиндрический катод плотно установлен в изоляторе, при этом торец изолятора расположен в одной плоскости с торцом катода, вплотную к торцу изолятора соосно с катодом установлена шайба, внутренний диаметр которой больше диаметра катода, а вплотную к шайбе установлен плоский металлический анод с отверстием, соосным шайбе и образующим канал для электронного пучка от торца катода до выхода из генератора.

4. Генератор электронного пучка по п.3, отличающийся тем, что катод закреплен в изоляторе клеевым соединением вдали от рабочей поверхности катода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии модифицирования (обработки) поверхности полимерных материалов. Способ управления процессом модифицирования поверхности полимерных материалов в низкотемпературной плазме высокочастотного разряда при пониженных давлениях среды осуществляют путем изменения мощности разряда.

Изобретение относится к области плазменной техники. Сопло для плазменной горелки, охлаждаемой жидкостью, содержит сверление сопла для выхода струи плазменного газа на конце сопла, первый участок, внешняя поверхность которого выполнена цилиндрической, и примыкающий к нему, к концу сопла второй участок, внешняя поверхность которого суживается по направлению к концу сопла конически, причем предусмотрена/предусмотрены, по меньшей мере, одна канавка подвода жидкости и/или, по меньшей мере, одна канавка отвода жидкости и продолжаются через второй участок во внешней поверхности сопла (4) по направлению к концу сопла и причем канавка подвода жидкости или, по меньшей мере, одна из канавок подвода жидкости и/или канавка отвода жидкости или, по меньшей мере, одна из канавок отвода жидкости также продолжается/продолжаются через часть первого участка, а в первом участке находится, по меньшей мере, одна канавка, сообщающаяся с канавкой подвода жидкости или, по меньшей мере, с одной из канавок подвода жидкости или с канавкой отвода жидкости или, по меньшей мере, с одной из канавок отвода жидкости.

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано в области атомно-эмиссионного спектрального анализа, при термической обработке порошковых материалов, а также в качестве их атомизатора для корректировки траектории космических аппаратов.

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для нагрева различных газов и в качестве поджигающего устройства пылеугольной горелки. Технический результат - повышение КПД устройства и увеличение ресурса рабочих электродов.
Заявленное изобретение относится к физике плазмы. В заявленном устройстве с магнитным удержанием плазмы типа «ловушка с магнитными пробками» рабочий объем заполнен плазмой из одного исходного изотопа, при этом ядра второго изотопа ускоряют до энергий (110÷700) кэВ и вводят плотными пучками, уравновешивающими давление получаемой плазмы со всех сторон.

Изобретение относится к плазменной технике, в частности к конструкции магнитного блока распылительной системы, и может быть использовано в планарных магнетронах для вакуумного ионно-плазменного нанесения тонких пленок металлов и их соединений на поверхность твердых тел.

Изобретение относится к плазменной технике. Плазменный двигатель с замкнутым дрейфом электронов содержит главный кольцевой канал ионизации и ускорения, ограниченный конструкционными элементами из изолирующего материала и открытый на своем выходном конце.

Заявленное изобретение относится к электроду плазменной горелки. Заявленное устройство содержит продолговатый электрододержатель с передней поверхностью на острие электрода и сверлением, выполненным на острие электрода по средней оси через электрододержатель, и эмиссионную вставку, установленную в сверлении таким образом, что излучающая поверхность эмиссионной вставки остается свободной.

Группа изобретений относится к плазменной технике. Охлаждающая труба для плазменно-дуговой горелки включает в себя продолговатое тело с располагаемым в открытом конце электрода концом и проходящим через это тело каналом для охлаждающей среды, при этом на упомянутом конце стенка охлаждающей трубы имеет валикообразное, направленное внутрь и/или наружу утолщение.

Изобретение относится к области электротермической техники, а именно к устройствам плазменно-дуговых сталеплавильных печей. Плавильный плазмотрон включает водоохлаждаемый корпус, каналы для подачи плазмообразующего газа, расположенные параллельно оси плазмотрона и соединенные с вертикально расположенным водоохлаждаемым соплом, электрическую изоляцию, электрическую сеть, вольфрамовый электрод-катод, электрододержатель.

Изобретение относится к области плазменного нанесения покрытий. Установка плазменного нанесения покрытий или обработки поверхности подложки (3) содержит рабочую камеру (2), которая является вакуумируемой и в которой может быть размещена подложка (3) и плазменная горелка (4) для создания плазменной струи (5) нагреванием технологического газа, причем плазменная горелка (4) имеет сопло (41), через которое плазменная струя (5) может выходить из плазменной горелки (4) и простираться вдоль продольной оси (А) в рабочей камере (2). Ниже по течению от сопла (41) в рабочей камере (2) предусмотрено механическое ограничивающее приспособление (12), которое простирается вдоль продольной оси (А) и защищает плазменную струю (5) от бокового нежелательного проникновения частиц. Технический результат - повышение качества покрытия. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технологии термической обработки твердых диэлектрических тел, включая их разрушение, в частности тел с низким коэффициентом поглощения электромагнитного излучения (горные породы, строительные материалы и пр.), и может быть использовано в горном деле и строительстве. Способ плазменно-электромагнитного воздействия на диэлектрический материал заключается в том, что создают плазму плазмотроном, формируют из нее плазменный поток и направленно воздействуют им на поверхность материала, отличающийся тем, что плазму создают и формируют из нее плазменный поток плазмотроном с регулируемыми параметрами, при этом дополнительно создают управляемый поток электромагнитных волн с частотой 0,5-5 ГГц и направляют его в место контакта плазменного потока с поверхностью материала, при этом регулировкой параметров плазмотрона и/или управлением потоком электромагнитных волн обеспечивают и поддерживают температуру плазмы в ее скин-слое в месте контакта плазмы с поверхностью материала в диапазоне 3000-5000 К. В результате достигается повышение производительности разрушения твердых диэлектрических тел и расширение области применении. 6 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области исследования физических свойств вещества, в частности к исследованию процессов в газоразрядных приборах и плазме. Между электродами при фиксированном расстоянии между ними подается напряжение, возникающий ток плавит и испаряет тонкую проволочку, которая размещается между электродами. Расстояние от катода до анода выбирается таким, при котором разряд без проволочки самопроизвольно не возникает, а между электродами создаются условия для лавинного пробоя разрядного промежутка, возникающего при наличии в воздухе паров испаряющейся проволочки. При этом один конец проволочки помещается в отверстии внутри катодной поверхности и касается ее, а при подаче напряжения на разрядный промежуток из точки касания проволочки и катодной поверхности на катоде образуется канал, исходящий из точки касания в направлении от места соединения катода с отрицательным полюсом источника напряжения. Технический результат - обеспечивается создание каналов на катоде в несамостоятельном дуговом разряде, что повышает эффективность проведения научных исследований в технологиях микроэлектроники. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к области электрического нагрева газов дуговым разрядом, и может быть использовано в плазмотронах при проведении различных технологических процессов, в частности для подогрева расплава металла в промежуточном ковше МНЛЗ в металлургической промышленности, а также научных исследований высокотемпературных процессов. Технический результат - повышение ресурса работы плазмотрона и увеличение силы тока, проходящего через плазмотрон. В электродуговом плазмотроне, содержащем водоохлаждаемые цилиндрические внутренний и соосный ему наружный электроды, а также расположенный в кольцевом канале между ними завихритель, в торце внутреннего электрода расположена вогнутая цилиндрическая камера. Наружный электрод выполнен в виде стакана с расширяющимся выходным каналом на его дне, который соединен с полостью цилиндрической камеры внутреннего электрода через радиальный зазор между торцевыми поверхностями электродов. Диаметр входного сечения расширяющегося выходного канала наружного электрода меньше диаметра цилиндрической камеры внутреннего электрода. 1 ил.

Изобретение относится к области плазменных технологий и может быть использовано при разработке и создании источников высокоинтенсивных потоков частиц для научных и технологических применений. Способ получения высокоэнергетических потоков частиц в газах состоит в ускорении гетерогенного потока в сопле Лаваля. В дозвуковую часть сопла Лаваля вводят поток плазмы, обеспечивают ее ускорение до скорости звука и полную рекомбинацию плазмы до критического сечения сопла, а после критического сечения вводят в поток частицы и ускоряют гетерогенный поток газа в сверхзвуковой части сопла Лаваля. Устройство для получения высокоэнергетических потоков частиц содержит непрерывный источник плазмы, сопло Лаваля и систему ввода частиц. Устройство дополнительно содержит камеру высокого давления, матрицу из N непрерывных микроплазмотронов и систему подачи газа высокого давления. Длина дозвуковой части сопла Лаваля определяется из условия полной рекомбинации плазмы до критического сечения, а система ввода частиц обеспечивает ввод частиц после критического сечения по всему периметру сопла в сечении сопла с заданными параметрами - температурой и скоростью газа. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Предложен анодный узел вакуумно-дугового источника катодной плазмы. Изобретение может быть использовано в основном в прямолинейных источниках вакуумно-дуговой катодной плазмы с фильтрацией от макрочастиц в комплекте с различными вакуумно-дуговыми испарителями и с плазмоводами для транспортировки плазмы. Анодный узел содержит охваченный фокусирующей электромагнитной катушкой анод, выполненный в виде отрезка трубы. Внутри анода коаксиально ему размещена в электропроводящем кожухе отклоняющая электромагнитная катушка с направлением магнитного поля навстречу магнитному полю фокусирующей электромагнитной катушки. Внутри отклоняющей катушки, на ее оси вблизи ее торца, обращенного к входному отверстию анода, расположен постоянный отклоняющий магнит, магнитное поле которого сонаправлено магнитному полю отклоняющей электромагнитной катушки. Анодный узел отличается тем, что он включает расположенный внутри отклоняющей электромагнитной катушки, на ее оси вблизи ее торца, обращенного в сторону, противоположную входному отверстию анода, дополнительный постоянный магнит, магнитное поле которого направлено встречно магнитному полю постоянного отклоняющего магнита. При этом положительный полюс источника питания дуги электрически соединен как с анодом через обмотку фокусирующей электромагнитной катушки, так и с кожухом отклоняющей катушки через ее обмотку. Благодаря этому обеспечивается динамическое равновесие плазменных потоков, движущихся в промежутке между внутренней поверхностью анода и наружной поверхностью кожуха отклоняющей электромагнитной катушки, что существенно уменьшает потери плазмы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Ускоритель плазмы предназначен для получения тяги при перемещении космических объектов и в технологии для получения композитных порошков, напыления и обработки материалов. Технический результат - повышение эффективности ускорителя. Секции анода ускорителя выполнены из плоских трубок с отводами для подачи рабочего тела через анод. Трубки расположены шириной в радиальной плоскости с зазором между собой и направлены вдоль оси. Отводы направлены под углом меньше 90° к оси ускорителя. Торцами отводов с отверстиями образована рабочая поверхность анода. Основания трубок герметично соединены с коллектором. Коллектор и подвод рабочего тела установлены на подводе тока. Расстояние от среза катода до отводов больше половины диаметра анода. Снаружи анода установлен нейтральный экран. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области преобразования электрической энергии в тепловую посредством дугового разряда в генераторе низкотемпературной плазмы (плазмотроне) и может быть использовано в энергетике для розжига и подсветки пылеугольного факела в топочных устройствах, в металлургической и химической промышленности, для получения ультрадисперсной сажи, которая является сырьем для получения наноструктурированного технического углерода. Плазмотрон содержит наружный электрод, соосно расположенный внутренний электрод-катододержатель, вихревую камеру подачи плазмообразующего газа. Электроды изолированы и размещены в индукционных катушках. Внутренний электрод-катододержатель выполнен полым. Углеводороды метанового ряда подают в дуговой канал наружного электрода через выходные каналы и кольцевую полость. В прикатодную область углеводороды метанового ряда подают через трубу, расположенную по оси внутреннего электрода-катододержателя и полость, образованную расположением катода в полом электроде-катододержателе. Плазмотрон имеет не менее четырех каналов подачи углеводородного газа в прикатодную область дугового разряда. Расположены каналы равномерно по окружности. Суммарная площадь проходных сечений каналов обеспечивает скорость истечения газа порядка 0,3-0,5 от скорости звука при заданном полном давлении и температуре подаваемого газа. Подвод углеводородного газа в прикатодную область дугового разряда выполнен в трех вариантах. Технический результат изобретения - повышение ресурса работы электрода за счет устойчивого возобновления защитного углеродного наноструктурированного слоя. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к плазменной технике и к плазменным технологиям и может использоваться, в частности, в качестве электроракетного двигателя. Катод (1) и два электрически изолированных анода (2, 3) образуют ускорительный канал эрозионного импульсного плазменного ускорителя (ЭИПУ). Диэлектрические шашки, выполненные из аблирующего материала, установлены между первым анодом (2) и катодом (1). ЭИПУ содержит средство перемещения диэлектрических шашек, торцевой изолятор (4), устройство инициирования электрического разряда с электродами (7). Система электропитания включает два емкостных накопителя энергии (9, 10), токоподводы, соединяющие накопители энергии с разрядными электродами, и блок (8) электропитания устройства инициирования электрического разряда. Первый анод (2) расположен в ускорительном канале со стороны торцевого изолятора (4). Второй анод (3) расположен со стороны выходной части ускорительного канала. Первый накопитель энергии (9) подключен между вторым анодом (3) и катодом (1). Второй накопитель энергии (10) подключен к анодам (2, 3). С первым анодом (2) второй накопитель (10) соединен через управляющий токоподвод, выполненный в виде стержня (11). Управляющий токоподвод расположен со стороны торцевого изолятора (4) и электрически изолирован от ускорительного канала. Выполняющий функцию управляющего токоподвода стержень (11) расположен между первым анодом (2) и катодом (1) и ориентирован ортогонально по отношению к поверхности анода и к противоположной поверхности катода. Стержень (11) подключен ко второму емкостному накопителю (10) так, что протекающий по нему электрический ток IT одинаково направлен по отношению к току разряда IP между первым анодом (2) и катодом (1). Технический результат - упрощение конструкции ЭИПУ, повышение его надежности и увеличение ресурса, повышение управляемости и стабильности характеристик генерируемого плазменного потока за счет синхронизации процессов испарения и ускорения рабочего вещества. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано при стерилизации товаров и/или дезинфекции поверхностей. Устройство генерирования плазмы содержит первый, запитанный, электрод и вторую конструкцию электрода, расположенную напротив первого электрода. Изолирующий слой помещается между первым электродом и конструкцией второго электрода. Конструкция второго электрода имеет множество частей второго электрода, определяющих части зазора между ними. Ширина частей зазора составляет w. Каждая часть второго электрода имеет переднюю поверхность, и каждая часть зазора имеет переднюю поверхность, разность высоты между передней поверхностью каждой части второго электрода и передними поверхностями смежных частей зазора составляет h, где h составляет не более 0,1 мм, а отношение w/h составляет по меньшей мере 10. Таким образом, передние поверхности частей второго электрода и передние поверхности частей зазора вместе обеспечивают гладкий рельеф. Плазма, сформированная устройством (в воздухе или другом газе, содержащем кислород), образует озон, который может быть использован, чтобы обрабатывать, например, продукты питания. Гладкий рельеф позволяет практически всю плазму генерировать внутри упаковки, стенка которой прижимается к конструкции второго электрода. Технический результат - повышение качества обработки поверхности. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх