Установка для измерения газодиффузных характеристик материалов в условиях ионной бомбардировки

 

УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГАЗОДИФФУЗНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ ИОННОЙ БОМБАРДИРОВКИ, содержащая камеру с пробным газом, измерительную камеру, выполненную из испытуемого материала, герметичную стенку, разделяющую камеры, и источник ионов пробного газа, расположенный в камере с пробным газом, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона измерений путем получения непрерывного регулируемого энергетического спектра ионов и упрощения эксплуатации установки, источник ионов выполнен в виде разрядной системы Пеннинга, в которой катод образован герметичной стенкой, разделяю1)1ей камеры и соединенной с ними через упругие элементы. S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

ИЮ 01) (59 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 i ) 3216921/18-25 (22) 15.12.80 (46) 15. t!.88. Бюл. Р 42 (72) Г.Л.Саксаганскнй (53) 533.9(088.8) (56) Сорбционные процессы в вакууме.

Пер. с англ. под ред. К.Н.Мызникова, "Атомиздат", М., 1966, с. 90.

Сверхвысокий вакуум в радиационнофизическом аппаратостроении. Под ред. Г.Л.Саксаганского, "Атомиздат", М., 1976. (54}(57) УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГАЗОДИФФУЗНЬБ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ

В УСЛОВИЯХ ИОННОЙ БОМБАРДИРОВКИ, содержащая камеру с пробным газом, измерительную камеру, выполненную из испытуемого материала, герметичную стенку, разделяющую камеры, и источник ионов пробного газа, расположенный в камере с пробным газом, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений путем получения непрерывного регулируемого энергетического спектра ионов и упрощения эксплуатации установки, источник ионов выполнен в виде раз- рядной системы Пеннинга, в которой катод образован герметичной стенкой, разделяющей камеры и соединенной с ними через упругие элементы.

94448

Изобретение относится к области технической физики и предназначено для исследования газодиффузных характеристик материалов первой стенки термоядерных реакторов °

Известна установка для измерения проницаемости и других характеристик материалов, содержащая камеру с пробным газом, измерительную камеру H герметичную стенку, разделяющую камеры и выполненную из исследуемого образца. Недостатком этой установки является то, что она не позволяет моделировать ионное облучение об10!

5 раз ца.

Известна установка для измерения газодиффузных характеристик материалов в условиях ионной бомбардировки, содержащая камеру с пробным газом, измерительную камеру, стенку, выполненную из испытуемого материала, и источник ионов пробного газа, расположенный в камере с пробным газом.

Недостатком этой установки является то, что она не позволяет воздействовать на испытуемый материал пучком ионов с широким и регулируемым энергетическим спектром, содержащим разнородные ионы, без применения нескольких независимых ионных источников и получать непрерывный энергетический спектр ионов. Установка сложна в эксплуатации.

Целью изобретения является получение непрерывного регулируемого энергетического спектра ионов и упрощение эксплуатации установки, расширение диапазона измерений.

Цель достигается тем, что в уста- 40 новке для измерения газодиффузных xa— рактеристик материалов в условиях ионной бомбардировки, содержащей камеру с пробным газом, измерительную камеру, выполненную из испытуемого материала, герметичную стенку, разделяющую камеры, и источник ионов пробного газа, расположенный в камере с пробным газом, последний выполнен в виде разрядной системы Пеннинга, в

50 которой катод образован герметичной стенкой, разделяющей камеры и соединенной с ними через упругие элементы, На чертеже изображена установка, содержащая корпус 1, в котором с по55 мощью электрического изолятора 2 установлен сотообразный анод 3, катод 4, образованный герметичной стенкой и выполненный из исследуемого матери— ала. Катод 4 герметично присо:; "нен к корпусу с гомощью диэлектрических разъемов 5, обеспечивающих измерение разрядного тока на катод, и сильфонных компенсаторов 6, обеспечивающих возможность плавного изменения расстояния от катода 4 до анода 3 без нарушения герметичности камеры, Анод

3 снабжен электрическим высоковольтным вводом 7. К корпусу 1 присоединены система высоковакуумной откачки 8 и блок напуска пробного газа 9, а также не показанные «а схеме средФ ства вакууметрии, газоанализа и диагностики разряда. Разрядная камера помещена в магнитное поле, возбуждаемое с помощью обмотки 10, охватывающей магнитопровод 11 с полюсными наконечниками 12.

Установка состоит из трех независимых камер: камеры с пробным газом и двух измерительных, с антоновыми системами откачки, вакуумметрии. газоанализа и газонапуска. Каждая из двух одинаковых измерительных камер состоит из плоского Коробчатого корпуса 13, к которому посредством переходника 14 подсоединены система измерения потока газа 15; система высоковакуумной откачки 16, а также не показанные на схеме средства вакуумметрии, газоанализа и измерения температуры катода. Одна из стенок корпуса

13 образована катодом 4, гермегично присоединенным к корпусу 13 посредством диэлектрических разъемов 5. В полости корпуса 13 установлен блок регулирования температуры катода.

В упрощенном варианте одна из измерительных камер может отсутствовать.

Установка работает следующим образом. После вакуумирования и вакуумной тренировки камер в обмотку 10 подается постоянный электрический ток, в результате чего в разрядной камере возбуждается магнитное поле, индукция которого регулируется изменением силы тока. При подаче на анод 3 электрического напряжения масштаба нескольких киловольт и напуске в каме ру посредством блока 9 потока пробного газа (дейтериево-тритиевая смесь) между анодом 3 и катодом 4, образующими в совокупности разрядную систему

Пеннинга, зажигается разряд, плотность тока которогG пропорциональна давлению пробного газа и зависит, 94448 кроме того, от индукции магнитного поля, электрического напряжения и расстояния между анодом 3 и катодом 4.

Катод 4 при этом бомбардируется потоками ионов дейтерия и трития, энер5 гетическнй спектр и интенсивность которых регулируется вышеуказанными параметрами.

Поток газа, диффундирующий через катод 4, выделяется в измерительной камере и индуцируется с помощью системы измерения 15. Известность параметров разряда, газового потока в измерительной камере и температура катода позволяют определить константу растворимости, коэФФициент диФФуэии, скорость газовыделения, скорость реэмиссии внедренных газовых ионов и

5 . 4 другие газодиффуэные характеристики материала катода в зависимости от энергии, плотности и состава ионного потока, бомбардирующего катод.

Установка обладает рядом существенных преимуществ перед известными.

Она позволяет проводить измерения при облучении образцов ионами и нейтральными атомами дейтерия, трития и других газов широкого и непрерывного энергетического спектра, что соответствует реальным условиям пристеночной области термоядерного реактора. Она отличается также простотой изготовления и эксплуатации, вдвое большей скоростью измерений, компактностью, меньшей стоимостью и энергоемкостью.

944485

Текред М .. 1оргентап

Редактор H,Сильнлгина

Корректор С.Черни

Тираж 832

Закаэ 5574

Подписное

BiIHHIIH Государственного комитета СССР по девам н.обретений и открытий

113035,Москве,)<-35,Раушскяянаб.,д.4 / 5

Производственно-папиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная „