DE3303677A1 - Plasmakanone - Google Patents
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- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/42—Plasma torches using an arc with provisions for introducing materials into the plasma, e.g. powder, liquid
Description
VA PARTNER
PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c D 7000 STUTTGART 1
A 4 5 492 u Anmelderin: Deutsche Porschungs- und
u - 202 Versuchsanstalt für Luft-
27. Januar 1983 und Raumfahrt e.V.
5300 Bonn
Beschreibung Plasmakanone
Die Erfindung betrifft eine Plasmakanone mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
Bei der Herstellung von Halbleitern ist die Zugabe von Zusatzstoffen
von großer Bedeutung, z.B. beim Dotieren, Implantieren oder Passivieren. Darüber hinaus ist es erforderlich, daß diese
Zusatzstoffe mit einer bestimmten kinetischen Energie mit dem Halbleiter in Berührung kommen und daß sie in bestimmter Form
vorliegen, als Molekül, als Atom oder als Ion.
Die Zugabe von Zusatzstoffen bei niedriger und bei hoher Energie
sind bekannte Technologien: bei niedriger Energie (1/10 eV) ist es die thermische Diffusion und bei hoher Energie (über 1 KeV)
ist es die Ionenimplantation. Für einen mittleren Energiebereich von 10 - 100 eV sind die Möglichkeiten bislang beschränkt.
Es ist bekannt, daß sich mittels eines elektrischen Feldes Ionen aus einem Plasma (Glimmentladung, Bogenentladung, Hochfrequenzentladung)
extrahieren lassen. Die Energie und Ausbeute der extrahierten Ionen richtet sich nach der Spannung des extrahierenden
Feldes. Bei kleinen Spannungen (100 V), die zu Energien von 100 eV führen, ist die Ausbeute an extrahierten Ionen außerordentlich
klein. Deswegen wird dieser Methode für das Beschießen von Halbleitern keine Bedeutung beigemessen. Außerdem ergibt sich
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eine Belastung des Vakuums durch unbeschleunigtes Neutralgas.
Besonders störend ist bei diesem Verfahren die unvermeidliche Verunreinigung durch Elektrodenzerstäubung.
Es ist außerdem bekannt, daß sich Ionen in einer Plasmaentladung auf Energien im betrachteten Bereich beschleunigen lassen, wobei
das gesamte Plasma elektromagnetisch beschleunigt wird. Diese Methode führt zu großen Ausbeuten an beschleunigten Ionen und zu
einer geringen Belastung des Vakuums durch unbeschleunigte Teilchen. Schwierigkeiten ergeben sich bei diesem bekannten Verfahren
jedoch durch die Verunreinigung des Plasmas durch die Kathodenerosion.
Kathodenerosionsprodukte gelangen auch bei einer weiteren bekannten
Vorrichtung unvermeidbar in den Beschußplasmastrahl, bei der die Kathode in einem senkrecht zum Beschußplasmakanal angesetzten
Rohrstutzen angeordnet ist (FR-OS 21 94 105). Zwar ist bei dieser Konstruktion die Kathode von einem gekühlten Mantel umgeben, jedoch
gelangt das den Beschußplasmastrahl bildende Betriebsgas unmittelbar in den der Kathode vorgelagerten Bereich hinein und
nimmt dadurch Kathodenzerstäubungsprodukte in den Beschußplasmastrahl mit. Dies kann auch durch die gekühlte Wand des die Kathode
umgebenden Rohransatzes nicht verhindert werden, da der Durchmesser des Rohransatzes sehr groß ist und die Strecke zwischen Kathode
und Betriebsgasstrahl klein ist.
Es ist weiterhin bekannt, daß sich eine Ionenbeschleunigung auch in einer speziellen Bogenentladung ohne magnetisches Feld erreichen
läßt, wenn die zu beschleunigenden Teilchen im Anodenbereich zugeführt werden. Auch bei dieser Entladung ergibt sich jedoch
das Problem einer unvermeidbaren Verunreinigung des Plasmas durch Kathodenerosion.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Plasmakanone der eingangs beschriebenen Art zu finden, mit deren Hilfe ein Beschußplasmastrahl
gebildet werden kann, in dem Zusatzstoffe auf eine
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kinetische Energie von 10 - 100 eV (im Vakuum) mit großer Ausbeute
beschleunigt werden können, wobei dieses Plasma keine Verunreinigungen durch Kathodenerosion aufweist.
Diese Aufgabe wird bei einer Plasmakanone der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Bei dieser Anordnung werden die durch Kathodenzerstäubung im Verbindungsplasma
enthaltenen Verunreinigungen (Metallplasma) an den gekühlten Flächen im Innern des Kanals niedergeschlagen, so
daß sie nicht in den Beschußplasmastrahl eintreten können. Dieser Effekt wird dadurch verstärkt, daß die Kathode gegenüber der
Einlaßöffnung des Kanals seitlich versetzt ist, so daß die von der Kathode emittierten Verunreinigungen zum größten Teil an der
Einlaßöffnung des Kanals vorbeifliegen und überhaupt nicht in
den Kanal gelangen. Nur ein sehr geringer Teil der Verunreinigungen erfährt eine geeignete Umlenkung, so daß er überhaupt
in die Einlaßöffnung des Kanals eintreten kann.
Durch die Gaszufuhr in den gekühlten Kanal zwischen Einlaßöffnung und Auslaßende wird einmal erreicht, daß die in dem Kanal
durch den Niederschlag des Metallplasmas ausscheidenden Teilchen wieder ersetzt werden, so daß sich über die Kanallänge
eine im.wesentlichen konstante Teilchendichte ergibt. Weiterhin führt die Einführung eines Gases in den Kanal in diesem zu
einer Strömung, und zwar strömt ein Teil des eingeführten Gases dem Auslaß zu, ein anderer Teil jedoch auch dem Einlaß. Dieser
zum Einlaß gerichtete Teilstrom verhindert zusätzlich das Eintreten von Verunreinigungen aus dem Kathodenbereich in den Kanal,
d.h. die seitliche Versetzung der Kathode einerseits und der von der Kanalmitte zur Einlaßöffnung strömende Teilstrom andererseits
verhindern somit effektiv, daß Kathodenerosionsprodukte durch den Kanal hindurch bis zum Beschußplasmastrahl gelangen
können. Günstig ist es in diesem Zusammenhang, wenn das zur Ausbildung des Beschußplasmastrahls dem Anodenbereich zugeführte
Betriebsgas und das dem Kanal zugeführte Gas die gleiche Zusam-
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mensetzung haben.
In den Hohlraum kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Zufuhrleitung für ein Betriebsgas zur Erzeugung
des Verbindungsplasmas einmünden. Vorteilhaft ist es, wenn sich in dem Hohlraum eine Hilfsanode befindet; diese kann sich auf
demselben Potential befinden wie die Anode und dient der Unterstützung der Entladung.
Die Anordnung ist vorzugsweise so gewählt, daß das den Beschußplasmastrahl
bildende Betriebsgas durch die Anode hindurchläuft und der Kanal stromabwärts des Austritts des Beschußplasmastrahls
aus der Anode endet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Kathode im Hohlraum
an der Wand an, aus der der Kanal austritt. Möglich ist auch, daß die Kathode im Hohlraum in die Wand eingebettet ist, aus der
der Kanal austritt, und daß sie nur auf ihrer dem Hohlraum zug;ewandten
Seite freiliegt. Bei einer solchen Ausgestaltung müssen aus der Kathodenoberfläche freigesetzte Erosionsprodukte eine Ablenkung
um 180° erfahren, um in den Kanal eintreten zu können.
Mit anderen Worten: es werden die von der Kathode emittierten Verunreinigungen entgegengesetzt der Kanalrichtung aus der Kathode
emittiert, so daß in Unterstützung mit dem Teilgasstrom aus dem Kanal der Eintritt von Verunreinigungen in den Kanal noch weiter
erschwert wird.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die Kathode den Kanal ringförmig umgibt. Es ist dabei günstig, wenn die Kathode von einer ringförmigen
Hilfsanode im Abstand umgeben ist, die vorzugsweise ebenfalls in die Wand eingebettet ist oder an dieser anliegt, aus
welcher der Kanal austritt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kanal in den Hohlraum hineinragt/ und zwar vorzugsweise mindestens so weit, daß die
Einlaßöffnung in der Ebene der dem Hohlraum zugewandten Kathodenfläche
liegt. Auch diese Anordnung verhindert den Eintritt von Kathodenerosionsprodukten in den Kanal, insbesondere dann,
wenn die Kanaleinlaßöffnung über die Kathodenoberfläche in den Hohlraum hineinragt.
Die Aufteilung des durch die Gaszuführung zugeführten Gasstromes wird begünstigt, wenn die Gaszuführung radial in den Kanal eintritt.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Gaszuführung etwa in der Mitte zwischen der Einlaßöffnung und dem gegenüberliegenden
Ende des Kanals in diesen einmündet.
Im Bereich des Kanals kann die Niederschlagung der doch in den Kanal eintretenden Kathodenerosionsprodukte durch Kühlung der
Kanalwand erfolgen, es ist jedoch auch möglich, spezielle Kühlflächen im Inneren des Kanals vorzusehen, beispielsweise können
diese durch achsparallele, von einem Kühlmittel durchflossene Rohre gebildet werden.
Die Einleitung eines Betriebsgases in den Hohlraum kann insbesondere
im Hinblick auf die Erhöhung der Teilchendichte in dem Raum vor der Kathode von Vorteil sein, sie führt im Zusammenhang
mit der im kathodennahen Bereich erfolgenden Abzweigung des Kanals außerdem dazu, daß das in den Kanal eintretende
Verbindungsplasma insgesamt eine geringere Dichte des durch Kathodenzerstäubung entstandenen Metallplasmas enthält.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen,
daß die Anode in einem elektrisch isolierenden, abgeschlossenen Raum angeordnet ist, der eine Zufuhr für das Betriebsgas
sowie eine Austrittsöffnung für das Beschußplasma aufweist.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren
Erläuterung. Es zeigen:
Figur 1 Eine schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
einer Plasmakanone und
Figur 2 eine Ansicht ähnlich Figur 1 eines abgewandelten
Ausführungsbeispiels einer Plasmakanone.
Zunächst wird auf das Ausführungsbeipiel der Figur 1 Bezug
genommen. In einem allseits abgeschlossenen Hohlraum 1 mit isolierenden Wänden 2 befindet sich auf einer Seite eine in
der Zeichnung nicht vollständig dargestellte metallische
Kathode 3 sowie auf der gegenüberliegenden Seite eine ebenfalls metallische Hilfsanode 4. Diese weist eine sie durchsetzende
Gaszufuhr 5 auf, die mit einer Zufuhrleitung 6 in Verbindung steht.
In einer Seitenwand des Hohlraumes 1 befindet sich am kathodenseitigen
Ende der Brennstrecke zwischen Kathode 3 und Hilfsanode 4 eine Öffnung 7, die mit einem senkrecht zur
Brennstrecke verlaufenden Kanal 8 in Verbindung steht. Die Wände 9 des Kanals 8 bestehen ebenfalls aus elektrisch isolierendem
Material und sind von einer wendeiförmigen Kühlschlange
10 umgeben, durch die ein Kühlmittel geleitet werden
kann, welches die Wände 9 kühlt. Die Länge des Kanals ist im Verhältnis zu seinem Durchmesser wesentlich größer, beispielsweise
3- bis 5mal, so daß ein relativ enger und langer Strömungskanal entsteht, der den einzigen Auslaß aus dem Hohlraum
bildet.
In das Innere des Kanals 8 mündet etwa in der Mitte zwischen der Öffnung 7 und dem gegenüberliegenden Ende des Kanals 8
radial eine Gaszufuhr 11 ein.
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In einem weiteren abgeschlossenen Raum 12 mit Wänden 13 aus
elektrisch isolierendem Material ist eine Anode 14 mit einem zentralen Zuführkanal 15 angeordnet. In der Verlängerung des
Zuführkanals 15 befindet sich an der Stirnwand des Raumes 12 eine Öffnung 16, welche den zwischen Anode 14 und Wand 13
angeordneten Anodenraum 17 mit der Umgebung verbindet.
In Betrieb werden sowohl der Hohlraum 1 mit Kathode und Hilfsanode
und dem daran anschließenden Kanal als auch der Raum 12 mit der Anode in ein evakuiertes Gefäß gebracht. Die Zufuhrleitung
6, die Gaszufuhr 11 und der Zuführkanal 15 werden in aus der Zeichnung nicht ersichtlicher Weise mit entsprechenden
Gasquellen verbunden, vorzugsweise mit derselben Gasquelle. Außerdem werden die Elektroden mit geeigneten Spannungsquellen verbunden; dies ist in der Zeichnung ebenfalls nicht
dargestellt.
Beim Anlegen einer Spannung entsteht zwischen der Kathode 3 einerseits
und der Anode 14 andererseits eine Bogenentladung, wobei als Träger der Bogenentladung im Raum vor der Kathode ein
aufgrund der Kathodenerosion gebildetes Metallplasma sowie das durch die Zufuhrleitung 6 zugeführte Gas dienen. In dem rohrförmigen
Kanal 8 gelten im kathodenseitigen Einlaßbereich ähnliche Verhältnisse. Durch die Kühlung der Wand 9 kondensiert
das mit dieser gekühlten Fläche in Berührung kommende Metallplasma an der Innenwand des Kanals 8, so daß durch diese Kondensation
die Teilchendichte im Kanal 8 kontinuierlich abnimmt. Dies wird durch die Zufuhr von Gas durch die Gaszufuhr 11 ausgeglichen,
so daß im kathodenfernen Ende des rohrförmigen Kanals 8 die Entladung ausschließlich von dem über die Gaszuführung
eingeleiteten Gas getragen wird.
Durch die Entladung wird in dem über den Zuführkanal 15 in den Anodenraum eingeleiteten Betriebsgas sowohl eine Ionisierung als
auch eine Dissoziation von Molekülen eintreten, dabei entsteht ein Plasma , das im folgenden als Beschußplasma bezeichnet wird.
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Dieses Beschußplasma bildet einen durch die Öffnung 16 austretenden
Beschußplasmastrahl aus, der sich in Richtung des Pfeiles Ä ausbreitet. In diesem Beschußplasmastrahl sind
Ionen enthalten, die durch das Entladungsfeld beschleunigt worden sind'. Durch Umladungseffekte und durch thermische
Stöße wird diese Beschleunigung auf die anderen Teilchen in dem Beschußgas übertragen, so daß insgesamt die Teilchen in
dem Beschußplasmastrahl die gewünschte kinetische Energieverteilung erhalten. Die Dissziation und teilweise erfolgende
Ionisation des Beschußgases finden im wesentlichen im Anodenraum und im Bereich der Öffnung 16 statt.
Die relative Anordnung des Hohlraumes 1 mit dem rohrförmigen Kanal 8 fcu dem Anodenraum ist derart getroffen, daß das aus
dem rohrförmigen Kanal 8 austretende Gas im wesentlichen senkrecht
auf den Beschußplasmastrahl trifft. Diese Maßnahme erhöht die Reinheit des Beschußplasmas, denn selbst wenn sich in
dem durch den Kanal strömenden Verbindungsplasma noch Metallplasmateilchen
aus der Kathode befinden sollten, fliegen diese senkrecht durch den Beschußplasmastrahl hindurch und gelangen
somit nicht auf das zu behandelnde Substrat, welches stromabwärts in den Beschußplasmastrahl gebracht wird.
Man erhält somit eine zweifache Sicherung gegen die Verunreinigung
des Beschußplasmas, und zwar einmal durch das Niederschlagen des Metallplasmas an den gekühlten Wänden des Kanals
und zum anderen durch die senkrechte Einleitung des Verbindungsplasmas in den Beschußplasmastrahl. Dabei wird das Niederschlagen
des Metallplasmas durch die Länge und den relativ geringen
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Durchmesser des Kanals unterstützt, da das Gas relativ lange und relativ dicht an den gekühlten Wänden des Kanals entlangströmt.
Durch die seitlich gegenüber dem Kanal versetzte Anordnung der Kathode 3 wird weiterhin erreicht, daß ein wesentlicher
Anteil des Metallplasmas am Eintritt in den Kanal 8 gehindert
wird, so daß nur ein geringer Teil des Metallplasmas umgelenkt und in den Kanal eingeführt wird. Der Eintritt des Metallplasmas
in den Kanal wird weiterhin dadurch erschwert, daß das durch die Gaszufuhr 11 eintretende Gas sich im Innern
des Kanals in zwei Teilströme aufteilt, nämlich einen zum Kanalende gerichteten und einen in den Hohlraum 1 eintretenden
Gasstrahl. Der letzte Gasstrahl behindert den Eintritt des Metallplasmas in den Kanal und sorgt somit zusätzlich für eine
Erniedrigung der Konzentration der Erosionsprodukte im Verbindungsplasma.
Als Betriebsgas lassen sich verschiedene Gase verwenden, günstig ist beispielsweise die Verwendung von Wasserstoff, Fluor,
Chlor und von Dotxerungsgasen wie Phosphin oder Diboran. Die elektrisch isolierenden Wände der Hohlräume 1 und des Raumes
sowie des Kanals 8 bestehen vorzugsweise aus Keramik, insbesondere aus Aluminium-Oxyd-Keramik.
Die Verwendung der Hilfsanode 4 ist nicht unbedingt notwendig, jedoch dient sie der Unterstützung der Entladung.
Es ist auch nicht unbedingt notwendig, in dem die Kathode umgebenden
Hohlraum 1 eine separate Gaszufuhr 5 vorzusehen, auch das durch die Kathodenzerstäubung entstandene Metallplasma ist
in der Lage, die Entladung zu tragen. Trotzdem ist das Einführen von Gas in den Kathodenraum vorteilhaft, da dadurch in den Kanal
ein Gas eintritt, welches einen geringeren Anteil von Verunreinigungen enthält.
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Bei der Gaszufuhr 11 ist es wesentlich, daß durch diese Gaszufuhr
die Teilchendichte im Kanal im wesentlichen konstant gehalten wird. Es wäre daher auch möglich, mehrere über die
Länge des Kanals verteilte Gaszufuhren zu verwenden, um die zunehmende Verarmung des Verbindungsplasmas an metallischen
Verunreinigungen längs des Kanals zu kompensieren. Günstig
ist jedoch die in Figur 1 dargestellte Anordnung, da diese
zu der beschriebenen Ausbildung von zwei Teilströmen führt, wobei der nach oben gerichtete Teilstrom den Eintritt des
Metallplasmas in den Kanal behindert.
ist jedoch die in Figur 1 dargestellte Anordnung, da diese
zu der beschriebenen Ausbildung von zwei Teilströmen führt, wobei der nach oben gerichtete Teilstrom den Eintritt des
Metallplasmas in den Kanal behindert.
Die in Figur 2 dargestellte Anordnung ist ähnlich aufgebaut wie die der Figur 1, einander entsprechende Teile tragen daher
dieselben Bezugszeichen.
Der Hohlraum 1 wird bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 gebildet durch einen kreisförmigen Zylinder 20, der an seiner
Unterseite durch einen Boden 21 verschlossen ist. Auf der
Oberseite kann der Hohlraum mittels eines in der Zeichnung
nicht dargestellten Deckels abgeschlossen werden. Zylinder 20, Bodenwand 21 und der Deckel bestehen aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise aus Keramik, insbesondere aus einer Aluminium-Oxyd-Keramik.
Oberseite kann der Hohlraum mittels eines in der Zeichnung
nicht dargestellten Deckels abgeschlossen werden. Zylinder 20, Bodenwand 21 und der Deckel bestehen aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise aus Keramik, insbesondere aus einer Aluminium-Oxyd-Keramik.
Durch eine zentrale Öffnung 22 in der Bodenwand 21 ragt ein Röhrchen 23 aus keramischem Material in das Innere des Hohlraumes
1, dieses Röhrchen 23 umgibt den Kanal 8, der eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 1 und dem Beschußplasrnastrahl
herstellt. Wie im Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind die
Wände des Kanals unterhalb der Bodenwand 21 von einer Kühlschlange 10 umgeben, welche eine Kühlung der Kanalwände herbeiführt. Unmittelbar unterhalb der Bodenwand 21 tritt eine radiale Gaszufuhr 11 in das Röhrchen 23 ein.
Wände des Kanals unterhalb der Bodenwand 21 von einer Kühlschlange 10 umgeben, welche eine Kühlung der Kanalwände herbeiführt. Unmittelbar unterhalb der Bodenwand 21 tritt eine radiale Gaszufuhr 11 in das Röhrchen 23 ein.
Der in den Hohlraum 1 hineinragende Teil des Röhrchens 23 wird
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von einer ringförmigen Kathode 3 umgeben, die auf der Bodenwand 21 aufliegt und von dem Röhrchen 23 geringfügig überragt
wird. Eine ebenfalls ringförmige Hilfsanode 4 umgibt die Kathode 3 konzentrisch und im Abstand, die Hilfsanode liegt ebenfalls
auf der Bodenwand. 21 auf und hat dieselbe Höhe wie die Kathode. Zwischen Kathode 3 und Hilfsanode 4 ist eine elektrisch
isolierende Verbindungsschicht 24 angeordnet.
Die Kathode 3 ist mit einer metallischen Zuleitung 25, die Hilfsanode mit einer metallischen Zuleitung 26 verbunden, die
beide radial aus dem Hohlraum austreten und von der Austrittsstelle an von einem elektrisch isolierenden Röhrchen 27 bzw.
28 umgeben sind.
Hohlraum und Röhrchen 23 sind relativ zur Anode so angeordnet,
daß das freie Ende des Kanals 8 in der gleichen Weise wie beim Ausführungsbeipiel der Figur 1 senkrecht in den Beschußplasmastrahl
18 einmündet, und zwar stromabwärts der Auslaßöffnung des Anodenraums der im übrigen gleich ausgebildeten Anode.
Die Anordnung der Figur 2 wird im wesentlichen gleich betrieben wie die der Figur 1. Vorteilhaft ist bei dieser Anordnung
insbesondere, daß die Kathode das den Kanal definierende Röhrchen 23 umgibt, so daß das Metallplasma von der Kathode
in eine Richtung in den Hohlraum 1 abgegeben wird, die der
Strömungsrichtung durch den Kanal 8 entgegengesetzt ist. Durch diese Maßnahme wird dem Metallplasma der Weg durch den
Kanal 8 besonders erschwert, so daß eine erhebliche Erhöhung der Reinheit des aus dem Kanal 8 austretenden Verbindungsplasmas
erreicht werden kann. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist keine eigene Betriebsgaszufuhr in den Hohlraum 1
vorgesehen, bei dieser Anordnung wird das Betriebsgas ausschließlich durch die Gaszufuhr 11 eingeführt. Wie bereits erläutert
und in Figur 2 durch die beiden Pfeile angedeutet, teilt sich der durch die Gaszufuhr 11 eintretende Gasstrom
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wobei öin Teilstrom in den Hohlraum 2 gerichtet ist. Dieser
Gasstram verhindert den Eintritt des Metallplasmas in den Kanal 8 und trägt somit zur Erhöhung der Reinheit des Verbindungsplasmas
bei. Der andere Gasstrom gleicht den Teilchenverlust im Verbindungsplasma aus, der sich aufgrund einer Abschei
dung von Metallplasma an der gekühlten Wand des Röhrchens 23
ergibt;
Claims (13)
- oouoü/ / & PARTNERPATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c - D 7000 STUTTGART 1A 45 492 u Anmelderin: Deutsche Forschungs- undu - 202 Versuchsanstalt für Luft-27. Januar 1983 und Raumfahrt e.V.5300 BonnPatentansprüche :1> Plasmakanone mit einer Kathode und einer Anode, bei welcher ein Verbindungsplasma erzeugt wird, welches senkrecht auf einen Beschußplasmastrahl auftrifft und zwischen Kathode und Beschußplasmastrahl einen gekühlten Kanal durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kathode (3) in einem abgeschlossenen Hohlraum (1) befindet, aus dessen einer Wand (Bodenwand 21) der Kanal (8) austritt, wobei die Kathode (3) gegenüber der Einlaßöffnung des Kanals (8) seitlich versetzt ist, und daß in den Kanal (δ) zwischen der Einlaßöffnung und seinem dem Beschußplasmastrahl (18) zugewandten Ende eine Gaszuführung (11) einmündet, durch welche zur Aufrechterhaltung einer im wesentlichen konstanten Teilchendichte im Verbindungsplasma Gas als Ersatz des niedergeschlagenen Kathodenmaterials zuführbar ist.
- 2. Plasmakanone nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Hohlraum (1) eine Zufuhrleitung (6) für ein Betriebsgas zur Erzeugung des Verbindungsplasmas einmündet.
- 3. Plasmakanone nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem Hohlraum (1) eine Hilfsanode (4) befindet.A 45 492 u - 2 -u - 20227. Januar 1983
- 4. Plasmakanone nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das den Beschußplasmastrahl (18) bildende Betriebsgas durch die Anode (14) hindürchlaüft und der Kanal (8) stromabwärts des Austritts des Beschußplasmastrahls (18) aus der Anode (14) endet.
- 5. Plasmakanone nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (3) im Hohlraum (1) an der Wand (21) anliegt, aus der der Kanal (8) austritt.
- 6. Plasmakanone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (3) im Hohlraum (1) in die Wand eingebettet ist, aus der der Kanal (8) austritt, und nur auf ihrer dem Hohlraum (1) zugewandten Seite freiliegt.
- 7. Plasmakanone nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (3) den Kanal (8) ringförmig umgibt.
- 8. Plasmakanone nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (3) von einer ringförmigen Hilfsanode (4) im Abstand umgeben ist.
- 9. Plasmakanone nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsanode (4) in die Wand (21) eingebettet ist oder an dieser anliegt, aus welcher der Kanal (8) austritt.
- 10. Plasmakanone nach einem der Ansprüche 5-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (8) in den Hohlraum (1) hineinragt.A 45 492 u - 3 -u - 20227. Januar 1983
- 11. Plasmakanone nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (8) mindestens so weit in den Hohlraum (1) hineinragt, daß die Einlaßöffnung in der Ebene der dem Hohlraum (1) zugewandten Kathodenfläche liegt.
- 12. Plasmakanone nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführung (11) radial in den Kanal (8j eintritt.
- 13. Plasmakanone nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführung (11) etwa in der Mitte zwischen der Einlaßöffnung und dem gegenüberliegenden Ende des Kanals (8) in diesen einmündet.
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ID=25800088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE3303677A Expired DE3303677C2 (de) | 1982-03-06 | 1983-02-03 | Plasmakanone |
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1983
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Patent Citations (3)
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