Патент ссср 433251

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 433251 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено04.04.72 (21) 1768512!22-1 с присоединением заявки. №вЂ” (51) М. Кл.

С 23с 13/10

P 27(i 23/02

Гааударстаенный камнтет

Совета Министраа СССР аа делам нзааретеннй и аткрытнй (23) Приоритет (43) Опубликовано (53) УДК621.793 14..002. 52 (088. 8) 74 Ьтоллетень № 23 (45) Дата опубликования описания 08.12 75 (72) Авторы изобретения В. М. Арутюнов, С. Г. Миронов и В. Н. Белинский (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СМОТРОВЫХ ОКОН

ВАКУУМНЫХ КАМЕР ОТ ЗАПЫЛЕНИЯ

Изобретение касается вакуумной техники и может быть использовано при наблюдении за процессами в вакуумных камерах.

Известно устройство для зашиты смотровых окон вакуумных камер от запыле5 ния, содержащее тубус со стеклом, анод и щелевой катод, расположенные параллельно плоскости стекла, и источник постоянного тока. Около смотрового окна в камере смонтирован электромагнит. Принцип работы

10 устройства основан на создании на пути испаряющихся частиц в вакууме возле смотрового окна электронного потока. Нейтральные частицы, пролетая через электронный поток, электрически заряжаются, после этого они перемешаются в магнитном поле, под влиянием которого отклоняются от смотрового окна и осаждаются на внутренней поверхности вакуумной камеры. Однако такоЕ устройство зашиты смотрового окна не надежно и не экономично в работе, так как обмотка электромагнита подвергается нагреву и выходит из строя. Кроме того, магнитное поле не действует на заряркен1 ные частицы, обладающие нулевой скоростью, и на заряженные частицы, имеющие одинаковое направление движения с направ лением магнитных силовых линий или противоположно ему.

Для повышения надежности работь устройства и эффективности защиты в тубусе смотрового окна смонтирован полый цилиндр, подключенный к источнику тока.

На фиг. 1 представлена конструкция предложенного устройства; на фиг. 2— электрическая схема питания предложенного устройства; на фиг. 3-схема цилиндри- ческого конденсатора, поясняющая работу устройства.

Устройство состоит из тубуса 1 со стеклом 2, расположенных параллельно плоскости стекла 2 щелевого катода 3 и анода 4, источников питания (на черт. не .указаны), полого щ линдра 5, смонтированного при помощи изоляторов 6 в тубусе 1 и соединенного через трансформатор 7 и .выпрямитель 8 с источником питания. Ту- бус 1 также подключен к выпрямителю 8.

Тубус 1 и полый цилиндр 5 образуют ци линдрический конденсатор.

433251

Принцип работы устройства основан на центробежно-электростатической фокусировке, которая, в свою очередь, основана ца использовании электрического поля цилиндрического конденсатора, образованного внешним шшиннром-тубусом 1 рениуса R

z„„u

I Укк ЕОк Ь

R 6n g (2) направленная по радиусу н стремяшаяся отклонить его движение к оси конденсатора. Скорость eoHa V< paaaozze Ha 0 тангенциальную и аксиальную Ч0 составляющие. Тогда можем утверждать, что под действием тангенциальной составляющей U <- ион разовьет центробежную силу 7 равную

55 ц Э 2

m V ((Я (3) и направленную по радиусу к тубусу 1, I I. е, направленную под углом в 180о к I 60 и внутренним полым цилиндром 5 радиуса

Я . Цилиндру 5 и тубусу 1 сообщается некоторое .регулируемое напряжение постоянного тоха (J, которое является фоку- 10 сируюшим напряжением. Потенциал цилиндра 5 выше, чем потенциал тубуса 1. Между цилиндром 5 и тубусом 1 образуется радиальное электрическое поле. B любой точке поля, например в точке Б, отстоя15 шей от центра конденсатора на расстоянии, напряженность электрического поля выразится уравнением.

Е

oR R i й2 (1)

Выражение (1) показывает, что напря-, женность поля убывает с приближением рас» сматриваемой точки к тубусу 1. Перед 25 входом в цилиндр 5 частиц вещества устанавливается шелевой катод 3 и анод 4, создающие электронный поток, и частицы, входящие в цилиндр 5, заряжаются, В точ(ку Б в пространство между тубусом 1 и 30 цилиндром 5 вводят ион вещества со ско:. ростью Нс, направленную под некоторым углом И к продольной оси цилиндра 5 (2 — Е ). При отсутствии электрического поля конденсатора ион, двигаясь 35 в направлении приложенной к нему скорости, ударяется в точке В в тубус 1, если

Ч параллельно оси цилиндра 5, ион ударяется в смотровое стекло 2. Однако при наличии поля этого не происходит, так как 40 на ион в точке Б со стороны поля действует электрическая сила.

l" эл лектрической силе У-„(1П - масса иона). б

Реостатом 9 подбирается такое U+, при : котором

F =7 (б)

Если предположить, что / =0, то при выполнении условия (4) ион будет вращать ся по окружности радиуса Я . С учетом (2) и (3) условие. равновесной траектории движение иона (4) примет вид

Z; (,„т и

R,(е R (5)

I

Элеа.

Электростатическая сила У уравновешивает центробежную силу ),, т. е. играет роль центростремительной силы.

Если уменьшить фокусируюшее напряжение

U до значения V, то центростремительная сила F, согласно уравнения

Ц (2), уменьшится. Тогда ион под действием центростремительной силы начнет отклоняться к тубусу 1. По мере отклонения иона радиус его орбиты будет расти, а центробежная сила согласно (3) уменьшается Отклонение иона происходит до тех пор пока F не уменьшится до такого значения m V

I ц к при котором вновь буд:т справедливо уравнение (5), т. е.

2 я, о, р (2

2, где R > R — новый радиус вращения иона.

Если напряжение Uq увел ится дав

If значения U,, центробежная сила увели-, II

I чится до Г„, ион сходит с орбиты ра«

I диуса Й и приблизится к цилиндру 5. При этом согласно (3 ) будет возрастать . центробежная сила. Когда ион отклонится

II на такое расстояние R, при котором новое значение Г„ возрастет до значения

И II и его дальнейшее отклонение прекратится, и он будет вращаться по (( окружности радиуса 8 . Регулировкой фокусирующего напряжения U@ можно плавно менять радиус движения иона в пределах R1 R и К р, а это играет большую роль работе при исследовании различных веществ. Теперь снимаем услоl вие Vo =0, тогда вращающийся ион под действием аксиальной составляющей ско433251 фиг.1

- рости будет перемешаться вдоль оси

Если значение V u V поддерживать о постоянным по всей длине конденсатора 1, то ион вдоль оси Е будет двигаться по спирали, как это указано на рисунке пунктиром, т. е. с постоянным радиусом и шагом h . При увеличении УО шаг спиральной траектории h будет увеличиваться, и ион на определенной длине сделает меньшее количество оборотов вокруг оси Е . Таким образом, регулированием U и V можно изменять как радиус вращения иона 3, так и шаг

f>< его спиральной траектории. Для нашеl, ". го случая желательно, чтобы ион не имел ,аксиальной составляющей, а радиус враI щения иона был бы равен радиусу В тубуса 1.

Предмет изобретения

Устройство для зашиты смотровых окон вакуумных камер от запыления, со- держащее тубус со стеклом, анод и шелевой катод, расположенные параллельно плоскости стекла, и источник питания, отличающееся тем, что,с пелью повышения надежности работы и эффективности защиты, в тубусе смотрового окна смонтирован полый пилиндр, под1 ключенный к источнику питания.

220

Заказ 395

Изд. М (gpss

Тиноаж д Полшкнаа.

ППП „Патент" Москва, Г-59, Бережковская наб., 24

Составитель A Aíèñèwoâà

Релактор Т.Шагова Техреду А КамышииковКорректор А.Галахова