DE2157606C3 - Verfahren und Einrichtung zur Wärmebehandlung eines Materials durch ein Bogenentladungsplasma - Google Patents

Description

25 das Quarzrohr umgebende, mit einer Gleichspan-

nuiigsquelle verbundene, zylindrische Magnetspule angeordnet, deren Länge wesentlich kleiner als der axiale Abstand der ringförmigen Elektroden ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren Schließlich ist aus der deutschen Offenlegungs-

und eine Einrichtung zur Wärmebehandlung eines 30 schrift 1 932 703 eine Einrichtung zur Wärmebehand-

Materials durch ein in einem Entladungsraum bren- lung eines Materials durch ein Lichtbogenplasma be-

nendes Bogenentladungsplasma. kanni, bei dem die Lichtbogenentladung zwischen

Es sind induktive Plasmabrenner zum Erhitzen einer kegelmantelförmigen Anode und einem als von feinkörnigem Material bekannt, die eine hoch- Kathode dienenden, axial in die Anode hineinfrequenzgespeiste Induktionsspule enthalten, in der 35 reichenden Plasmastrahl brennt, der durch ein Linearsich ein zylinderförmiges Entladungsgefäß befindet, plasmatron erzeugt wird. Die Anode ist von einer in dessen eine Stirnseite ein Gemisch aus einem Gas Magnetspule umgeben oder selbst als Magnetspule und dem feinkörnigen Material in axialer Richtung ausgebildet, um ein im wesentlichen axiales Magneteinströmt. Die Stabilisierung des Entladungsplasmas feld zu erzeugen, das mit dem radialen elektrischen erfolgt durch einen tangential eingeführten Hilfsgas- 40 Feld zwischen dem Plasmastrahl und der Anode eine strom. Solche Plasmabrenner werden insbesondere azimutale Kraft auf den Lichtbogen ausübt, um diesen zum Schmelzen von pulverförmigen oder körnchen- schnell umlaufen zu lassen, damit die Temperaturförmigen Materialien hoher Schmelztemperatur, wie verteilung im Reaktionsraum gleichmäßiger wird, feuerfesten Oxiden oder Karbiden, sowie zum Flamm- Der Druck in dem von der Anode umschlossenen spritzen verwendet (deutsche Patentschrift 1 286 241). 45 Reaktionsraum kann gleich dem Atmosphärendruck,

Es sind ferner Plasmabrenner und Einrichtungen kleiner als dieser oder großer als dieser sein. Die Ent-

zur Wärmebehandlung eines Materials durch ein ladung kann bei vermindertem Druck diffus sein.

Plasma bekannt, bei denen das Plasma durch eine während sich bei höheren Drücken eine Lichtbogen-

zwischen zwei Elektroden brennende Lichtbogen- entlndung ausbildet. Das zu behandelnde Material

entladung erzeugt wird. Diese Einrichtungen haben 50 wird durch ein schräg von der Seite eingeführtes Rohr

gegenüber Hochfrequenzplasmabrennern den Vor- etwa zwischen der Acnse und dem Umfang der

teil, daß der Wirkungsgrad höher und der apparative Anode in den oberen Teil des von ihr umschlossenen

Aufwand kleiner sind. Raumes eingeführt. Unterhalb der Anode ist eine

Aus der USA.-Patentschrift 3 051 639 ist eine Ein- Ausfriervorrichtung vorgesehen.

richtung zur Durchführung von chemischen Rcaktio- 55 Schließlich ist es aus wissenschaftlichen Veröffent-

nen mit Kohlenwasserstoffen bekannt, die mit einer lichungen (Physics Letter, 24 A, Nr. 6, 13. März 1967,

Lichtbogenentladung zwischen einer stabförmige!! S. 324, 325, und Z. Naturforsch., 23 a, S. 251—263,

Mittelelektrode und einer in axialem Abstand von 1968, und 24 a, S. 1473—1491, 1969) bekannt, daß

deren Spitze angeordneten ringförmigen Elektrode sich zwischen zwei in axialem Abstand voneinander

arbeitet. Ein Magnetfeld ist hier nicht vorgesehen. ^6o angeordneten ringförmigen Elektroden, zwischen de-

Aus der USA.-Patentschrift 2 944 140 sind ferner nen ein verhältnismäßig starkes Magnetfeld herrscht,

Plasmabrenner bekannt, bei denen das Plasma durch eine stabile Niedcrdruck-Bogenentladung erzeugen

eine Lichtbogenentladung zwischen einer stab- oder läßt, die einige ungewöhnliche Eigenschaften hat. Die

plattenförmigen ersten Elektrode und einer im Ab- Existenzbedingungen für eine solche Entladung sind

stand von dieser angeordneten ringförmigen Elck- 65 jedoch verhältnismäßig kritisch, z. B. ist es für die

trode erzeugt wird. In den von einer zylindrischen Existenz einer solchen Entladung erforderlich, daß

Wand umgebenen Raum zwischen den beiden Elck- die Eleklronendichte im Bereich zwischen ungefähr

troden wird ein Gasstrom tangential eingeführt. Zur 5 X IO¹⁵ und 3 X 10^1β cm ' liegt.

Nachteilig an den bekannten Verfahren und Ein- hällnismäßig hohe Elektronentempcratur bei Einführichlungen zur Behandlung eines Materials mittels rung von Fremdmaterial absinkt, die für die Stabilität eines Plasmas, das durch eine elektrische Entladung und Existenz de^r Entladung erforderliche Elektronenzwischen zwei Elektroden erzeugt wird, ist, daß eine dichte jedoch durch die Einführung des Materials Verunreinigung des behandelten Materials durch 5 kaum beeinflußt wird. Die Elektronentcmperatur läßt Elektrodenmaterial praktisch nicht vermieden werden sich über den Durchsatz des zu behandelnden Matckann. Außerdem ist praktisch keine Zone gleich- rials steuern und man kann reproduzierbare Verweilmäßiger Temperatur und Dichte vorhanden, man ver- zeiten des Materials im Plasma erreichen, sucht vielmehr eine solche meist durch einen rasch Eine bevorzugte Einrichtung zur Durchführung des umlaufenden Entladungskanal anzunähern. io Verfahrens gemäß der Erfindung enthält ein mit einer

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend Vakuumpumpanlage verbundenes Entladungsgefäß,

die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Ein- in dem sich eine ringförmige erste Elektrode und eine

richtung zur Wärmebehandlung eines Materials mit- zu ihrer Achse im wesentlichen symmetrische und

tels eines Bogenentladungsplasmas anzugeben, bei mit axialem Abstand von ihr angeordnete zweite

denen eine Verunreinigung des zu behandelnden Ma- 15 Elektrode befinden, ferner eine den Raum zwischen

terials durch Elektrodenmaterial mit Sicherheit ver- den Elektroden im wesentlichen koaxial uimv-

mieden wird und eine stabile Entladung gewährleistet bende Magnetspule, die im Bereich der Ac !^e an

ist, durch die eine Zone gleichmäßiger, sehr hoher Magnetfeld \on mindestens 10 kG zu erzeugen ίί-

Temperatur geschaffen wird. mag. und eine Vorrichtung zum Einführen eines , u

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch 20 behandelnden Materials durch die ringförmige Hlek-

ein Verfahren gelöst, das durch die Kombination trode in den achsnahen Bereich des Entladungsraumes

folgender Maßnahmen gekennzeichnet ist: zwischen den beiden Elektroden, vorzugsweise in

ν _. . . ^₁-. j- π 1. 1 . axialem Abstand von diesen.

a) Der mutiere Druck in dem die Elektroden ent- Weiterbildungen und Ausgestaltungen der ranhaltenden Entladungsraum wird unter dem _{du jnd in} ^ ^ _ü*_he „gezeichnet. Atmospharendruck gehalten; _{Der Er}findungsgedanke wird im folgenden an Hand

b) es wird ein magnetisches Feld erzeugt, das im _dcr Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausi unwesentlichen parallel zu der die Verbindungs- rungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des linie zwischen den Elektroden bildenden Achse Verfahrens gemäß der Erfindung schematisch Uu, e. verläuft und in mindestens einem Teil des zwi- _{3o ste}]|_t j_st

sehen den Elektroden liegenden Bereiches des _{Dic in dcr} Zeichnung schematisch dargestellte Ein-

Entladungsraumes einen so hohen Wert hat. daß richtung enthält ein im wesentlichen zylindrisches

das Produkt .«τ aus der Gyrationsfrequenz ... der Vakuumgefäß 10. das z. B. aus Quarz oder γτ.ικΙ-

freien Elektronen im Plasma und der Zeit τ, _{einern andercn} unmagnetischen Material besteht. Das

innerhalb derer ein ein Elektron im Mittel seinen ₃₅ Vakuumgefäß ist am einen Ende geschlossen und am

Impuls auf die Ionen des Plasmas überträgt, anderen Ende über einen Anschlußstutzen 12 mit

größer als 1 ist und das Bogenentladungsplasma _e;_{nem n}j_cnt dargestellten Vakuumsystem verbunden.

in diesem Bereich als Ganzes in sich um eine _{das es} gestattet, das Vakuumgefäß 10 zu evakuieren,

mittlere Magnetfcldhnie. zu der das Plasma im _m{_{{ e}i_nem gewünschter. Gas unter einem vorgcsehe-

wesenthchen symmetrisch ist, rotiert. _{4O nen} Druck.^der insbesondere im Bereich von einigen

c) das zu bearbeitende Materia! wird in einen der Torr liegt, zu füllen sowie im Betrieb die anfallenden mittleren Magnetfeldlinie nahen Teil des Be- Gase abzupumpen und einen solchen Druck aufreiches, in dem die Bedingung »>τ > 1 erfüllt ist, rechtzutrhalten, daß eine stabile Entladung gewährgebracht; und leistet ist.

d) das bearbeitete Material wird aus dem radial 45 Innerhalb des Vakuumgefäßes 10 sind koaxial zu außerhalb dieses Bereiches liegenden Raum ge- dessen Achse 14 zwei ringförmige Elektroden 16 und wonnen. 18 angeordnet, die z. B. aus Aluminium bestehen

können. Vom radial inneren und äußeren Rand der

Bei diesen Verfahrensbedingungen tritt ein großer Elektroden 16 und 18 springen jeweils etwa kegcl-

radialer Druckgradient ein. der hohe Druckwerte im 50 mantelförmige Wände 20 a, 20 b bzw. 22 α, 22 b aus

axialen Bereich zur Folge hat. Dadurch werden Ver- Isoliermaterial, z. B. Quarz oder Keramik, vor, die

unreinigungen, die von den Elektroden ausgehen, zwischen sich einen im Querschnitt ringförmigen

von dem Entladungsraum zwischen den Elektroden Kanal begrenzen. Vorzugsweise springt die jeweils

ferngehalten. Überraschenderweise wird dagegen das innere Wand 20 b bzw. 22 b in Richtung auf die

in den Raum zwischen die Elektroden, vorzugsweise 55 Mitte des Entladungsgefäßes axial weiter vor als die

in axialem Abstand von diesen in der Nähe der Achse zugehörige äußere Wand 20 α bzw. 22 a.

eingeführte zu behandelnde Material praktisch nicht In dem von der Wand 20 b umschlossenen Raun

in axialer Richtung transportiert, sondern es durch- ist eine Vorrichtung zum dosierten Einführen eine

setzt die sich um sich drehende Entladung in radialer zu bearbeitenden, z. B. pulvcriörmigen Materials 2<

Richtung, so daß das behandelte Material aus dem 60 vorgesehen. Die Zuführung erfolgt vorzugsweise rota

außerhalb des Plasmas gelegenen Teil des Ent- tionssymmetrisch bezüglich der hier senkrecht stehen

ladungsraumes rein gewonnen werden kann, z. B. in den Achse 14 der Einrichtung, um eine gleichmäßig

dem es auf der Innenwand des Entladungsgcfäßcs Beeinflussung des Materials durch das Entladungs

niedergeschlagen wird. Überraschenderweise wird die plasma zu gewährleisten. Die Vorrrichtung zum Ein

Entladung durch das eingeführte zu behandelnde 65 führen des Materials ist bei dem dargcsH't·η Aus

Fremdmaterial auch nicht so stark gestört, daß In- führungsbeispiel eine Art von Nadehe li\. da

Stabilitäten eintreten. Es hat sich nämlich gezeigt, durch eine elektromagnetische oder amic:s;.nige Bc

daß zwar die in der unbeeinflußten Entladung ver- tätigungsvorrichtung 28 verstellbar ist und ein dosiei

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tes Einführen des Materials 24 in den achsnahen Be- Material, z. B. reduziertes metallisches Tantal, wird reich des Vakuumgefäßes 10 erlaubt. Dadurch, daß schließlich gegen die Innenwand des Vakuumgefäßes die Wand 20 b von der Elektrode 16 ein erhebliches 10 geschleudert, wie bei 36 angedeutet ist.
Stück in Achsrichtung in den vom Vakuumgefäß 10 Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wai

umschlossenen Entladungsraum vorspringt, wird das 5 die Magnetspule 30 etwa 30 cm lang, das durch die zu bearbeitende Material in einen Bereich des sich Spule 30 erzeugte Magnetfeld B hatte eine Feldstärke zwischen den Elektroden 16 und 18 ausbildenden von etwa 50 kG und zwischen den Elektroden 16 und Plasmas eingeführt, der einen erheblichen axialen 18 brannte eine schlauchförmige, stabile Bogenent-Abstand von den Elektroden hat. Dies trägt zusam- ladung mit einem Strom von etwa 2 kA und einer men mit der speziellen Art der Entladung dazu bei, »o ungefähren Brennspannung von etwa 300 V. Der AbVerunreinigungen des bearbeiteten Materials durch stand der Elektroden betrug etwa 60 cm, der mittlere Elektrodenmaterial zu verhindern, wie noch näher Durchmesser etwa 6 cm. Es wurde im Impulsbetrieb erläutert werden wird. gearbeitet, die Dauer der Impulse lag in der Größen-

Der zwischen den Elektroden 16 und 18 liegende Ordnung von Millisekunden.

mittlere Teil des Vakuumgefäßes 10 ist von einer 15 Bei Verwendung von Tantaloxid als zu bearbeitenzylindrischen Magnetspule 30 umgeben, die ein ver- des Material schlug sich an der Wand des Vakuumhältnismäßig starkes Magnetfeld zu erzeugen gestat- gefäßes metallisches Tantal hoher Reinheit nieder, let. Die Stärke des Magnetfeldes soll mindestens so Der Wirkungsgrad der Reduktion, bezogen auf die groß sein, daß das Produkt »>» aus der Gyrations- aufgewendete elektrische Energie, ist sehr gut, so daß frequenz <" der freien Elektronen im Plasma und der 20 das erzeugte Material wesentlich billiger in der Her-Zeit τ, innerhalb derer ein Elektron im Mittel seinen stellung ist ?ls bei Verwendung der bekannten VerImpuls auf die Ionen des Plasmas überträgt, bei dem fahren.

im Entiadungsiau!» herrschenden Druckverhältnissen Das beschriebene Verfahren und die beschriebene

größer als 1 ist. In der Praxis wird die Stärke des Einrichtung lassen sich vor allem zur Darstellung Magnetfeldes mindestens 10 kG, insbesondere minde- 35 chemischer Elemente aus ihren Vei windungen, insstens 2OkG betragen; gute Ergebnisse wurden z. B besondere zur Gewinnung von Mei.illen, die aus ihren bei Feldstärken zwischen 30 und 60 kG erhalten. Erzen durch Reduktion mit Kohle nicht gewonnen

Vorzugsweise endet die Magnetspule beidseits in werden können, verwenden, also insbesondere zur axiahm Abstand von den Elektroden, so daß die Herstellung von metallischem Titan. Zirkon, Vanamagnetischen Feldlinien im Bereich der Elektroden 30 dium und Tantal.

divergieren, wie durch gestrichelte Linien angedeutet Das vorliegende Verfahren und die vorliegende

ist. Die Wände 20 a. 20 ft und 22 α. 22 h sind vor- Einrichtung lassen sich auch zur Synthese chemischer /upsweisc so geformt, also z. B. ähnlich wie ein Rota- Verbindungen verwenden, insbesondere wenn diese tionshyperboloid, ^aß sie dem Verlauf der magneti- nur durch stark endotherme Reaktionen herstellbar sehen F>^!r!linicn folgen und die Ladungsträger in der 35 sind.

Entladung dadurch auf Bahnen gezwungen ν erden. Es können die verschiedensten Arten von Mate-

dic parallel zu den Wänden verlaufen. rialien verarbeitet werden, die in fließfähiger Form

Die Elekttoiicn !* und 18 sind mit entsprechenden vorliegen, z. B. auch Flüssigkeiten mit nicht zu Anschlüssen 3? bzw. 34 versehen, die mit einer nicht hohem Dampfdruck, ferner Dämpfe, Gase und Midarpcstellti-n Spannungsquelle, vo;zugsweise einer 40 schungen bzw. Dispersionen solcher Materialien.
Glcichspannungsquelle, verbunden sind, welche einen Der Begriff »ringförmige Elektrode« soll hier auch

für die Fntladung ausreichenden Strom abzugeben Elektrodcnforrnen umfassen, die einem Kreisnng vermag. Die Magnetspule 38 ist im Betrieb mit einer topologisch äquivalent sind, also z. B. durchbrochene nicht dargestellten Energieversorgung verbunden. Elektroden, die im wesentlichen die Form einer Vorzugsweise ist die Magnetspule 30 als Supraleiter- 45 Scheibe, eines Rechteckes, einer Ellipse, eines Dreispulc ausgeführt, so daß sie im Dauerbetrieb keine eckes usw. haben.

Energiezufuhr benötigt. An Hand der Figur wurde eine bevorzugte Aus-

Im Betrieb der dargestellten Einrichtung wird das führungsform einer Einrichtung zur Durchführung zu bearbeitende Material 24, z. B. zu reduzierendes, des vorliegenden Verfahrens beschrieben. Von dieser pulverförmiges Tantaloxid, in den durch die Wand 50 bevorzugten Ausführungsform kann jedoch in mehr-20 /> umschlossenen Raum eingefüllt. Das Vakuum- fächer Hinsicht abgewandelt werden, wobei jedocr ccfäü wird dann durch den Pumpstutzen 12 evakuiert unter Umständen gewisse Nachteile in Kaut genom- und anschließend mit einem gewünschten Gas, ζ. Β. men werden müssen.

Wasserstoff oder Luft, unter einem Fülldruck zwi- An Stelle der ringförmigen Elektrode 18 kanr

sehen etwa 1 und 10 Torr, vorzugsweise zwischen 55 z. B. eine koaxiale stabförmige Elektrode verwende etwa 3 und 5 Torr (gemessen bei Raumtemperatur) werden. Die sich ausbildende Plasmaentladung is eingefüllt. Bei eingeschaltetem Magnetfeld B wird dann nur im oberen Teil hohl. Im Prinzip kann mai dann zwischen den Elektroden 16 und 18 mittels auch beide Elektroden kompekt, z. B. stabförmig eines Hochspannungsimpulses eine Bogenentladung machen und sogar unsymmetrisch bezüglich de gezündet. Bei brennender Bogenentladung wird das 60 zylindrischen Magnetspule 30 anordnen. Die Elek Nadelventil 26 geöffnet und es wird dosiert Material troden können dabei auch in verhältnismäßig großer in den achsnahen Bereich der Entladung eingelassen. Abstand von der Magnetspule angeordnet sein. Ii Vom Achsbereich wird das Material durch den diesem Falle wird dann die für das vorliegende VeT heißen Strom führenden Plasmaschlauch, der durch fahren wesentliche Bedingung cn > 1 nur in einer die Entladung zwischen den Elektroden entsteht, 65 Teil des zwischen den Elektroden ϋ··*«Ί·«ι!οη Bereiche radial nach außen getrieben. Es tritt dabei eine erfüllt sein und nur dort wird sich „m ihre Achs äußerst intensive und für das ganze Material gleiche rotierende Plasmaentladung in Fen πι einer Säule atu Wechselwirkung mit dem Plasma ein. Das bearbeitete bilden. Da die Plasmaentladung dann nicht hohl is

ίο

Kann man das zu bearbeitende Material nicht bei brennender Entladung in den Bereich der Rotationsachse der Plasmaentladung einführen, sondern man muß dann zuerst eine gewisse Menge des Materials in den Bereich der Rotationsachse bringen, z. B. fallen lassen, und dann erst die Entladung um das frei fallende Material zünden. Dies erfordert selbstverständlich eine relativ komplizierte Steuerung des Verfahrensablaufes und das Magnetfeld wird nicht optimal ausgenutzt, was insbesondere wegen der hohen Feldstärke η zu nicht unerheblichen Verringerungen des Wirkungsgrades führen kann. Etwas einfacher werden die Verhältnisse, wenn man die obere Elektrode, wie es in der Figur dargestellt ist, ringförmig und koaxial zum Magnetfeld ausbildet, sie aber so weit entfernt von diesem anordnet, daß die Führung des Bogenstromes durch das Magnetfeld in der Nähe der Elektrode noch nicht übernommen wird und an der Elektrode dann ein um die Achse des Magnetfeldes umlaufender Entladungskanal ansetzt, der erst in dem Bereich, in dem die Bedingung <»r > 1 erfüllt ist, in die Entladungsform übergeht, die für die Materialbearbeitung verwendet wird. Da die ίο gewünschte Entladung in diesem Falle nicht hohl ist, wird die Entladung auch hier am zweckmäßigsten erst dann gezündet werden, wenn sich das Material in dem Bereich auf der Achse befindet, um den sich die dann gezündete, gewünschte Entladung ausbildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (20)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Wärmebehandlung eines Materials durch ein Bogenentladungsplasma, das in einem Entladungsraum zwischen zwei in axialem Abstsnd voneinander angeordneten Elektroden brennt, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Maßnahmen:

a) Der mittlere Druck in dem die Elektroden enthaltenden Entladung*! aum wird unter dem Atmosphärendruck gehalten;

b) es wird ein magnetisches Feld erzeugt, das im wesentlichen parallel zu der die Verbindungslinie zwischen den Elektroden bildenden Achse verläuft und in mindestens einem Tci: des zwischen den Elektroden liegenden Bereiches des Entladungsraumes einen so hohen Wert hat, daß das Produkt <or aus der Gyrationsfrequenz <■> der freien Elektronen im Plasma und der Zeit r, innerhalb derer ein Elektron im Mittel seinen Impuls auf die Ionen des Plasmas überträgt, größer als 1 ist und das Bogenentladungsplasma in diesem Bereich als Ganzes in sich um eine mittlere Magnetfeldlinie, zu der das Plasma im wesentlichen symmetrisch ist, rotiert;

0) das zu bearbeitende Material wird in einen der mittleren Magnetfeldlinie nahen Teil des Bereiches, in dem die Bedingung <·* > 1 erfüllt ist, gebiacht; und

d) das bearbeitete Material \vi^rd aus dem radial außerhalb dieses Bereiches liegenden Raum gewonnen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Entladung zwischen einer ringförmigen ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode erzeugt wird, die im wesentlichen symmetrisch zur Achse der ringförmigen Elek- 4" trode und in axialem Abstand zu dieser angeordnet ist;

b) der mittlere Druck in dem die Elektroden enthallenden Entladungsraum unter 300 Torr gehalten wird; 4S

c) das Magnetfeld im wesentlichen symmetrisch zur Achse der ringförmigen Elektrode erzeugt wird;

d) das zu bearbeitende Material durch die ringförmige Elektrode hindurch in einen achsnahen Bereich des Entladungsraumes innerhalb des im Betrieb entstehenden und an der ringförmigen Elektrode ansetzenden hohlen Plasmaschlauches eingeführt wird; und

e) das bearbeitete Material aus einem radial außerhalb des Plasniaschlauches liegenden Teil des Entladungsraumes. der in axialer Richtung vor den Elektroden endet, gewonnen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß im achsnahen Bereich zwischen den Elektroden ein magnetisches Feld mit einer Feldstärke von mindestens 10 Kilogauß (kG), vorzugsweise mindestens 20 kG. auf.echterhalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Neutralgasdruck im Entladungsgefäß vor der Zündung der Entladung zwischen 2 und 5 Torr gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1. 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld und die Entladung im Impulsbetrieb erzeugt werden.

t). Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein mit einer Vakuumanlage verbundenes Entladungsgefäß (10), in dem sich eine ringförmige erste Elektrode (16) und eine zu ihrer Achse (U) im wesentlichen symmetrische und mit axialen: Abstand von ihr angeordnete zweite Elektrode (18) befinden; eine den Raum zwischen den Elektroden (16, 18) im wesentlichen koaxial umgebende Magnetspule (30), die im Bereich der Achse (14) ein Magnetfeld (B) von mindestens 10 kG zu erzeuge.i vermag; und eine Vorrichtung (26) zum Einführen eines zu behandelnden Materials (24) durch die ringförmige Elektrode (16) in den achsnahen Bereich des Entladungsraumes zwischen den beiden Elektroden.

7. Einrichtung nach Anspruch 6. dadurch uekennzeicnnet, daß auch die zweite Elektrode (18) ringförmig ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7. dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die erste ringförmige Elektrode (16) in einem Bereich des Magnetfeldes angeordnet ist in dem die Bedingung "'τ > I erfüllt ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7. dadurch gekennzeichnet, daß vom inneren Rand mindestens einer dei ringförmigen Elektroden (16, 18) eine rohriörmige Wand"(20b, 22 6) in Richtung auf die jeweils andere Elektrode vorspringt.

10. Hinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß vom äußeren Rand mindestens einer der ringförmigen Elektroden (16, 18) eine ringförmige Wand (20 a. 22 a) in Richtung auf die jeweils andere Elektrode vorspringt.

11. Hinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vom inneren Rand einer ringförmigen Elektrode (16 oder 18) vorspringende rohrförmig Wand (20 /). 22 ft) in axialer Richtung langer ist als die vom äußeren Rand der betreffenden Elektrode vorspringende ringförmige Wand (20n, 22«).

12. Einrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (14) des Entladungsgefäßcs (10) im wesentlichen senkrecht steht und daß die am Innenrand der oberen ringförmigen Elektrode (16) ansetzende' Wand (20 b) als Zuführungsvorrichtung für ein fließfähiges Material (24) ausgebildet ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsvorrichtung eine Art von Nadelventil enthält.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der ringförmigen Wände mit zunehmendem Abstand von der zugehörigen Elektrode kleiner wird.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (20 λ, 20 b, 22«, 22 b) im wesentlichen parallel 7.11 den Feldlinien des von der Magnetspule (30) erzeugten Magnetfeldes verlaufen.

16. Einrichtung nach Anspruch 15. dadurch

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gekennzeichnet, daß zumindest die vom inneren Stabilisierung des durch die Öffnung der ringförmigen

Rand der ersten ringförmigen Elektrode (16) vor- Elektrode austretendem Plasmastrahles ist eine

springende Wand (20 b) bis in den Bereich reicht, »magnetische Düse« vorgesehen, die durch eine

in dem die Bedingung <»r > l erfüllt ist. Magnetspule gebildet wird, die entweder zwischen

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch 5 den Elektroden oder auf der der plattenförmigen gekennzeichnet, daß die am Innenrand der ersten Elektrode abgewandten Seite der ringförmigen Elekringformigen Elektrode (io) ansetzende Wand trode angeordnet sein kann. In letzterem Falle kann (20 0) in den von der Magnetspule (30) umschlos- sich der Querschnitt der aus einem kühlmitteldurchsenen Raum des Entladungsgefäßes (10) hinein- strömten Rohr bestehenden Spule mit zunehmendem ^ΓεΐΟο¹· . io Abstand von der ringförmigen Elektrode anfangs

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 etwas verkleinern und dann wieder allmählich verbis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnet- größern.

spule (30) und die zugehörige Energieversorgung Bei einem aus der USA.-Patentschrift 2 945 119 so ausgebi'.det sind, daß ein Magnetfeld (ß) in bekannten Plasmabrenner, der ebenfalls mit einer einer Feldstärke von mindestens 20 kG erzeugt 15 »magnetischen Düse« arbeitet, durchläuft der Plasmawerden kann. strahl, der durch eine Lichtbogenentladung zwischen

19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch einer plattenförmigen Elektrode und einer ringförmigekennzeichnet, daß die Magnetspule (30) als gen Elektrode erzeugt wird, ein an die Miäelöffnun« Supraleiterspule ausgebildet ist. der ringförmigen Elektrode angesetztes Quarzrohr, in

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 20 dessen Wand zwei im Abstaind voneinander angeordbis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnet- nete ringförmige Elektroden eingesetzt sind. Die ringspule (30) in axialem Abstand von den Elektroden formten Elektroden sind zum Erzeugen einer Hilfs-(16, 18) endet. entladung mit einer Gleichspannungsquelle verbunden. Zwischen den ringförmigen Elektroden ist eine