Устройство для возбуждения газового разряда в тороидальной диэлектрической камере

 

| оживая

3 ватейтно-тех ля-! с:...» ФГ.

" "" -Ж-И

ИЗОБРЕТЕН Ия

Союз Советскмх

Социалмстмческмх

Республик

< 594866

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к акт. свнд-ву Р 440999 (22) Заявлено 15.10.76 (21) 2412116/18-25 (5 I ) M. Кл. с присоелинением заявки ¹

Н 05 Н 1/18

3Ъвударстввнный квинтет (23) Приоритет ао делан изобретений л атврнтнй

Опубликовано 15.06.80. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 15 06.80 (53) УДК 621.384..6 (088 8) (72) Авторы изобретения Н; И. Гончар, А. В. Звягинцев и P. В. Митин (21) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО Я ВОЗБУЖДЕНИЯ ГАЗОВОГО РАЗРЯДА

В ТОРОИДАЛЬНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ КАМЕРЕ

Изобретение относится к устройствам для генерирования плотной плазмы, используемым в физических исследованиях, плазменной химии, металлургии, и является усовершенствованием известного устройства

В основном авт. св. 1Р 440999 описано уст5 ройство для возбуждения газового разряда в тороидальной диэлектрическои камере, содержащее высокочастотный .генератор и возбуждающие электроды, выполненные в виде колец, 10 размещенных в диаметрально противоположных местах снаружи камеры и подключенных. к высокочастотному генератору, причем между электродами включена стабилизирующая индуктивность. Это устройство. позволяет получать т5 стационарный высокочастотный разряд в тороидальной камере, стабильный при высоком давлении газа, Однако в таком устройстве в подэлектродных зонах газового разряда принйипиально мала напряженность высокочастотного электрив:ского поля, в связи с чем степень ионизации газа в этой области значительно ниже, чем в остальной зоне разряда. Вследствие этот.о сопротивленме но длине разряда неоднородно, что затрудняет нагрев газового разряда индукционным способом от другого, более мощного источника энергии.

Цель изрбретення — увеличение однородности разряда по его длине.

Цель достигается тем, что тороидальную камеру дополнительно охватывают снаружи в диаметрально противоположных местах N-1 щрамя кольцевых электродов (где и = 2, 3, 4 и тд.) с подключенной между каждой парой стабилизирующей индуктивностью, равномерно распределенных вдоль продольной оси камеры, причем каждая нара дополнительных электроsos подключена к высокочастотному генератору через фазовращатель с углом поворота фазы на

Лкгл. радиан, где К вЂ” нечетное число не крагюе N; m — норядковьтй номер пары дополнительных электродов.

В предлагаемой конструкции при движении вдоль тора сдвиг фаз между электродами монотонно возрастает, вследствие чего в камере осуществляется вращающееся электрическое

4866

15

25

3 59 поле, совершающее один оборот за К периодов

ВЧ поля. Так как каждая пара электродов запитана от ВЧ генератора в противофазе, а сдвиг фаз между соседними электродами равенн, то необходимо, чтобы при обходе пой лугора, суммарный сдвиг фаз (равный Кк ) составил нечетное число Зг. В соответствии с этим число K должно быть нечетным. С другой стороны, для устранения подэлектродных зон разряда с пониженной ионизацией, необходимо, чтобы в каждый период ВЧ поля под каждым электродом создавалось электрическое поле двумя соседними электродами, лежащими по разные стороны от него. При этом каждый подэлектродный участок с пониженной ионизацией будет перекрываться разрядом, возбуждаемым двумя соседними электродами, Для получения этого эффекта сдвиг фаз между последними не должен быть равен 2Лп, где и — целое число.

Это условие запишется как

2Хь — g 23.n

К к откуда — ф П, т. е, к не кратно N.

На фиг. 1 изображен один из возможных вариантов предлагаемого устройства; на фиг. 2— второй вариант.

На фиг. 1 тороидальная диэлектрическая камера 1 охвачена симметрично и диаметрально противоположных местах двумя парами кольцевых электродов 2 и 3. Между каждой парой электродов включены стабилизирующие индуктивности 4 и 5. Обе пары электродов запитаны от ВЧ генератора 6, причем между одной из электродных пар 3 и генератором 6 включен фазовращатель 7 с углом поворота фазы на Х/<., В приведенном варианте, с целью максималь ной разрядки ВЧ генератора 6 и его нагрузки (ВЧ разряда) и стабилизации режима работы фазовращателя, между генератором и,.парами электродов включены усилители ВЧ мощности

8 и 9, Включение усилителей улучшает стабильность разряда при высоком давлении газа, но не является обязательным.

На фиг. 2 изображена разрядная камера 1, с расположенными симметрично двумя парами электродов 2 и 3, между которыми включены

4 стабилизирующие индуктивности 4 и 5. Одна из пар электродов подключена непосредственно к ВЧ генератору 6, а другая подключена к ВЧ генератору через фазовращатель с углом поворота фазы на 3tp, выполненный в виде мостиковой схемы, содержащей два резистора R и два конденсатора С. Одна диагональ мостовой схемы запитана от ВЧ генератора, а в другую диагональ включены электроды 2. Для обеспечения сдвига фаз3/ между потенциалами пар электродов, необходимо выполнение условия:

R.-- 1/wC

В тороидальной камере предлагаемого устройства осуществляется вращающееся электрическое поле. Частота вращения совпадает с частотой генератора. При этом дважды за период обеспечивается перекрытие поэлектродных участков разрядом, возбуждаемым другой парой электродов. Этим обеспечивается высокая однородность газового разряда по его длине.

Отсутствие подэлектродных зон с пониженной ионизацией и высокая однородность тороидального разряда позволяет применять его в качестве канала предионизации при нагреве разряда мощным источником энергии индукционным способом.

Формула изобретения

Устройство для возбуждения газового разряда в тороидальной диэлектрической камере

35 IIQ BBT. св. N 440999, î T л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения однородности разряда по его длине, тороидальную камеру дополнительно охватывают снаружи в диаметрально противоположных местах N-1 парами кольцевых

4, электродов (где и = 2, 3, 4... т.д.) с подключенной между каждой парой стабилизирующей индуктивностью, равномерно распределенных вдоль продольной оси камеры, причем каждая пара дополнительных электродов подключена к высокочастотному генератору через фазовращатель с углом поворота фазы на XK /N радиан, где К вЂ” нечетное число не кратное N; III — порядковый номер пары дополнительных электпопав.