Источник атомарного азота

Авторы патента:

H05H3/02 - генерирование пучков молекул или атомов, например генерирование резонансного пучка (газовые мазеры H01S 1/06)

ОПИСАНИЕ

ИЗOBPETEНИЯ -864604

К АВТОИ:КОМУ СВ ОВЛЬСТВУ

Союз Соаетскик

Социалистических

Республик (63) Дополнительное к авт, санд-ву,вЂ” (22) Заявлено 301179 (2)) 2847756/18-25 {51)М. КЛ.

Гесуяярстееяямя «еиятст

СССР яе ямаи язебретеяяя и еткрмтя1 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Н 05 Н 3/02

Опубликовано 150981 Бюллетень М 34 (53) УДК 537 ° 534 (088.8) Дата опубликования описания 150981

Л.Н.Захаров, В.П.Петухов, В.И.Иванов, И.d.Блинов и В.В.Гусев (72) Авторы изобретения (71 ) Заявитель (54) ИСТОЧНИК АТОМАРНОГО АЗОТА

Изобретение относится к получению химических соединений азота и может быть использовано в электронной технике при эпитаксии монокристаллических пленок нитридов элементов Щ, группы, например нитрида галлия, нитрида алюминия, нитрида индия и твердых растворов на их основе, например нитрида галлия - индия, e,òàêæå в любых процессах с использованием активного азота.

Известны источники атомарного азота, предназначенные для получения эпитаксиальных пленок нитридов элементов Щ группы, состоящие из разрядной камеры с отверстиями для подачи в нее молекулярного азота, и и труцопроводом для вывода иэ нее атомарного азота N (И), связанным с вакуумным насосом, электродов, расположенных вне разрядной камеры (внешних) и СВЧ генератор f1).

Вследствие низкой степени диссоциации молекулярного азота и СВЧразрядах низкого давления выход атомарного азота в этих устройствах не превышает 0,1%.

Известны источники атомарного азота, использующие для диссоциации молекулярного азота импульсные электрические разряды s протяженных разрядных камерах, позволяющих во время паузы сохранять на выходе постоянную концентрацию. атомарного азота. В таких устройствах в пределах разрядного канала достигается

100%-ное превращение молекулярного азота в атомарный вследствие термического характера диссоциации (а не

® электрического, как в описанных устройствах), обеспечиваемого высокой температурой раэрядногЮ канала, лежащей в пределах 6000-10000 К.

Однако иэ-эа такой высокой темl$ .пературы нельзя выбрать диаметр раз,рядной камеры равным диаметру разрядного канала и,,следовательно, часть азота не подвергается диссоциации.

Наиболее близким к предлагаемому

Ю является источник атомарного азота, содержащий разрядную камеру с отверстиями для ввода в нее молекулярного азота и трубопроводом для вывода атомарного азота, соединенным с вакуумньве насосом, электроды, расположенные по краям разрядной камеры ,и генератор импульсных токов., один из полюсов которого подключен к од, ному as электродов. Разрядная камера

30 !выполнена в виде трубы из кварцево864604

60 б5 го стекла длиною 1 м и имеет трубо.-:провод для вывода атомарного азота в средней части. Электроды расположены внутри трубы по ее краям и подключены к генератору импульсных токов (2).

В известном источнике атомарного азота, несмотря на высокую степень превращения молекулярного азота в атомарный в канале разряда, концентрация атомарного азота в выходном трубопроводе низкая, так как часть азота, находящегося между боковыми стенками .Разрядной камеры и каналом разряда, не нагревается до необходимой температуры и не диссоциирует.

Кроме того, известный источник имеет повышенную рекоМбинацию атомов азота, связанную с присутствием в его потоке. большого количества нейтральных.и возбужденных молекул азота и продуктов эрозии электродов.

Целью изобретения является ïîâûшение выхода атомарного азота путем воздействия на молекулярный азот, находящийся в разрядной камере, цилиндрическими ударными волнами, сформированными соответствующим образом в электроразрядной ударной трубе, с одновременным воздействием на разрядный канал магнитным полем обратного тока.

Для достижения поставленной цели в источнике атомарного азота, содержащем разрядную камеру с отверстия ми для ввода в нее молекулярного азота и трубопроводом для вывода атомарного азота, соединенным с вакуумным насосом, электроды, расположенные по краям разрядной камеры, и генератор импульсных токов, коаксиально разрядной камере установлена охватывающая ее металлическая труба, в торцах которой закреплейы две пластины, одна из которых подключена ко второму полюсу генератора импульсных токов, а другая к электррцу, расположенному с противоположного первой пластине торца разрядной камеры.

На фиг. 1 изображен источник, продольный разрез, на фиг. 2 вЂ” то же, поперечный разрез.

Конструкция ударной трубы (в виде которой выполнен источник атомарного азота) включает в себя разрядную трубу 1, выполненную из кварцевого стекла для предотвращения гетерогенной рекомбинации атомарного азота и имеющую трубопровод для выхода атомарного азота .и присоединения ее к вакуумному насосу. По краям разрядной камеры 1 расположены металлические электроды 2, служащие для возбуждения электрического разряда, герметично присоединенные к разрядной камере и имеющие отверстия для подачи через них в разрядную ка меру молекулярного азота. КоаксиальI

5 10

55 но вокРУг разрядной трубы 1 располагается металлическая труба 3, являющаяся частью обратного токо- провода и служащая для удержания разряда на оси камеры. Между трубой 3 и электродами 2 располагаются профилированные металлические пластины 4, являющиеся частями обратного токопровода и служащие для образования магнитного поля и придания продуктам эрозии электродов направления, противоположного выходу из источника атомарного азота. Генератор импульоных токов 5, содержащий конденсаторную батарею и устройство регулирую-, щее частоту ее разрядов подключается к одному из электродов 2 и к одной из пластин 4.

Источник атомарного азота рабОтает следующим образом.

В разрядную камеру подается азот

К, как показано на фиг.1, и одновременно она откачивается вакуумным насосом, таким образом создается

Ро ок,молекулярного азота через разрядную камеру при пониженном давлении (133 Па).При подаче высоковольтного импульса напряжения с генератора 5 на электроды 2 разрядный промежуток эакорачивается стримером.

Конденсаторная батарея генератора

5„ закороченная образовавшимся стримером, разряжается импульсным током короткого замыкания (тысяча ампер и более)„ превращая стример в сильноточный разрядный канал. Образовавшийся разрядный канал вследствие наличия трубы 3 располагается строго по оси разрядной камеры 1. Смещению канала из осевого положения препятствуют силы отталкивания между током разрядного канала и вихревыми токами

Ъ обратного направления, индуктируемыми в трубе 3 при отклонении канала от осевого положения. Вследствие это го цилиндрическая ударная волна, вызванная взрывом разрядного канала (скорость выделения энергии в канале разряда порядка 10 Дж/с), равномерно диссоциирует азот при своем радиальном расширении. Продукты эрозии электродов не попадают в поток атомарного азога, так как магнитное поле обратного тока, появившееся вокруг пластин 4, выносит пары металла из потока-на стенки камеры. Полученные атомы азота можно транспортировать на значительные расстояния.

Испытания работы предложенной конструкции проводят путем измерения абсолютной концентрации атомов азота на выходе из источникЬ методом хемилюминесцентного титрования окисью азота, и они подтверждает ее высокую эффективность. Вследствие того, что в данной конструкции азот подвергается 100%-ной диссоциации по всему сечению разрядной камеры, а не толь864604

25 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CtdA 9 3551312, кл. 204-177, опублик. 1970. (.

2. Авторское свидетельство СССР

30 Р 719388, кл. Н .01 J 21/00,.1978 (прототип). ко в разрядном канале, занимающем часть сечения (как это осуществляется в известных устройства, концентрация атомов на выходе из источника соответственно возрастает. Одновременно с повышением концентрации атомов азота уменьшается их рекомбина-. ция, имеющая место, главным образом, при двойных столкновениях с возбужденными молекулами азота, таким обI разом проявляется возможность транспортировать атомы на большие расстояния. Измерения концентрации атомов азота на расстоянии 1, м от разрядной зоны дают значения, превышающие 50%.

Эпитаксйальные пленки нитрида галлия, необходимые для изготовления( светоизлучающих диодов синего цвета, полученные на установке с использованием предложенного источника атомарного азота с повышенным выходом атомов, подтверждают высокую эффективНость работы источника в процессе получения целевого продукта. Скорость роста пленки увеличивается до 30 мк/и улучшается структурное совершенство пленок нитрида галлия за счет уменьшения вакансий азота в кристаллической решетке, улучшаются электрофиэические характеристики пленок, возрастает яркость и насыщенность излучения светодиодов, изготовленных иэ этих пленок, Формула изобретения

Источник атомарного азота, содержащий разрядную камеру с отверстиями для ввода в нее молекулярного азота и трубопроводом для вывода атомарного азота, соединенным с вакуумным насосом, электроды, расположенные в торцах разрядной камеры, и генератор импульсных токов, один иэ полюсов которого подключен .к одному иэ электродов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения количества атомарного азота путем воздействия на молекулярный азот цилиндрической ударной волной, 15 коаксиально разрядной камере установ лена охватывающая ее металлическая труба, в торцах которой закреплены две пластины, одна иэ которых подключена ко второму полюсу генераЩ тора импульсных токов, а другаяк электроду, расположенному с противоположного первой пластине торца разрядной камеры.

BHHHIIH Заказ 7835/87

Тираж 891 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул;Проектная,4

Источник многокомпонентных атомарных потоков // 2119730

Изобретение относится к электрофизике, в частности к системам, служащим для получения потоков частиц, используемых, например, для вакуумного нанесения тонких пленок

Генератор атомарного водорода // 2088056

Изобретение относится к технологии микроэлектроники, а именно к устройствам для получения химически активных частиц, а еще точнее, к генераторам атомарного водорода

Источник молекулярного пучка // 1594710

Изобретение относится к технике физического эксперимента, в частности к источникам молекулярных пучков

Устройство для облучения изделий потоком атомов водорода с тепловыми скоростями // 2479167

Изобретение относится к области генерации потоков атомов водорода с тепловыми скоростями для возможности облучения изделий равномерным по плотности потоком с целью исследования параметров, закономерностей и механизмов взаимодействия атомов водорода с материалами, а также для решения прикладных задач, в частности, определения скорости и характера наводороживания материалов при облучении потоком атомов водорода с тепловыми скоростями

Зеемановский замедлитель атомного пучка // 2490836

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в атомно-лучевых стандартах частоты на пучках атомов рубидия или цезия

Зеемановский замедлитель атомного пучка // 2596817

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в атомно-лучевых стандартах частоты на пучках атомов рубидия или цезия. Зеемановский замедлитель атомного пучка содержит источник атомного пучка, соленоид, предназначенный для формирования неоднородного магнитного поля, воздействующего на проходящий через него атомный пучок, а также оптически связанные источник встречного оптического излучения и акустооптический модулятор, предназначенные для формирования прямого и смещенных лучей, воздействующих на проходящий через соленоид атомный пучок. В устройство введен оптический сепаратор атомного пучка, предназначенный для отклонения низкоскоростной части атомного пучка, созданного источником атомного пучка, и формирования из нее дополнительного проходящего через соленоид отклоненного коллимированного атомного пучка. Оптический сепаратор атомного пучка содержит источник отклоняющего оптического излучения, предназначенный для отклонения низкоскоростной части атомного пучка, созданного источником атомного пучка, а также два источника поперечного оптического излучения, предназначенных для коллимирования этой отклоненной части атомного пучка. Технический результат - снижение энергопотребления и габаритов устройства. Результат достигается за счет пространственного разделения исходного атомного пучка на высокоскоростную и низкоскоростную части с помощью оптической сепарации атомов и последующим приложением встречного оптического воздействия к выделенной низкоскоростной части. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Инжектор пучка нейтральных частиц на основе отрицательных ионов // 2619923

Изобретение относится к области формирования пучка нейтральных частиц, используемых при исследованиях, в области термоядерного синтеза, обработки материалов. Инжектор пучка нейтральных частиц на основе отрицательных ионов, содержащий источник ионов, ускоритель и нейтрализатор для того, чтобы формировать пучок нейтральных частиц приблизительно в 5 МВт с энергией приблизительно в 0,50-1,0 МэВ. Ионы, сформированные посредством источника ионов, предварительно ускоряются перед инжекцией в ускоритель высокой энергии посредством электростатического предускорителя на основе многоапертурной сетки, который используется для того, чтобы вытягивать пучки ионов из плазмы и ускорять до некоторой доли требуемой энергии пучка. Пучок из источника ионов проходит через пару отклоняющих магнитов, которые предоставляют возможность пучку смещаться по оси перед поступлением в ускоритель высокой энергии. После ускорения до полной энергии пучок поступает в нейтрализатор, в котором он частично преобразуется в пучок нейтральных частиц. Оставшиеся виды ионов разделяются посредством магнита и направляются в преобразователи электростатической энергии. Пучок нейтральных частиц проходит через запорный клапан и поступает в плазменную камеру. Технический результат - повышение производительности формирования пучка нейтральных частиц. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 18 ил., 1 табл.