RU1781727C

RU1781727C - Способ осуществлени несамосто тельного разр да в газах

Info

Publication number: RU1781727C
Application number: SU914850217A
Authority: RU
Inventors: Виктор Александрович Павлов
Priority date: 1991-07-10
Filing date: 1991-07-10
Publication date: 1992-12-15

Abstract

Использование: изобретение относитс к технике газового разр да и может быть использовано дл создани приборов и аппаратов , основанных на несамосто тельном газовом разр де (квантовые генераторы, плазмохимйческие установки и др.). Цель - увеличение удельной мощности разр да. Сущность: в способе осуществлени несамосто тельного разр да в газах, заключающемс в подаче напр жени на катод и анод разр дного промежутка и воздействии на рабочий газ внешнего ионизирующего излучени , в качестве внешнего ионизирующего излучени рабочего газа используют микросекундные импульсы СВЧ энергии на волне EOI сантиметрового диапазона и регулируют по крайней мере один из параметров этих импульсов, а также скорости прокачки и давлени газа. 1 ил., 1 табл. сл С

Description

Изобретение относитс к технике разр да и может быть использовано дл создани приборов и аппаратов, основанных на несамосто тельном газовом разр де (квантовые генераторы, плазмохимйческие установки и др.).

Цель изобретени - увеличение удельной мощности разр да. Способ осуществлени несамосто тельного разр да, заключаетс в подаче напр жени на катод и анод разр дного промежутка, и воздействии на рабочий газ внешнего ионизирующего излучени , в качестве внешнего ионизирующего излучени рабочего газа используют микросекундные

импульсы СВЧ энергии сантиметрового диапазона с последующей регулировкой основных параметров.

За вл емый способ позвол ет увеличить удельную мощность вложенную в плазму разр да до 36 Вт/см3.

Предложенный способ может быть реализован на установке, изображенной на чертеже.

Установка содержит источник питани 1, который вырабатывает кратковременные высоковольтные импульсы посто нного тока переменной чёстоТЫ И длительности Импульсы посто нного тока на электронном генераторе 2 (магнетроне, например) преобх|

00

А

4

кэ

разуютс в СВЧ энергию с типом волны EOL По круглому волноводу 3, чере& Диэлектрическую перегородку 4 импульсы СВЧ энергии подают в разр дный промежуток, где они служат источником внешней ионизации рабочего газа. Основной разр д поддерживают между электродами 5 и б, выполненными в форме металлических цилиндров и расположенных коаксиально друг относительно друга., v

Диаметры коаксиальных цйли ндров определ ют в зависимости от длины волны импульсов СВЧ энергии, а их длина зависит от средней мощности СВЧ энергии. Источник посто нного тока 7 через балластное сопротивление 8 поддерживает основной разр д. Фигурна диэлектрическа шайба 9 изготовлена из жаропрочной керамики и изолирует катод от анода и разр дный промежуток от окружающей среды. Рабочий газ в разр дный промежуток подают по патрубку 10, отсасывают из него вакуумным насосом через патрубок 11. Мощно сть источника посто нного тока 7 определ ют по ваттметРУ 12.

Установка работает следующим образом .. Г

В разр днЬм промежутке между электродами 5 и 6 создают поток рабочего газа с небольшим абсолютным давлением. Подают на катод 5 минус посто нного напр жени от регулируемого ибточника посто нного тока 7, в разр дном промежутке между электродами 5 и б возникает разр д . Включают в работу импульсный источник питани 1.

Энерги высоковольтных импульсов посто нного тока преобразуетс в магнетроне 2 в мощные импульсы СВЧ энергии. СВЧ энерги по волноводу 3 через диэлектрическую перегородку 4 поступает в разр дный промежуток, в котором проводит дополнительную ионизацию рабочего газа. Измен ют напр жение источника посто нного тока. Частоту им пульсов СЕЧ энергии, повышают давление и расход рабочего газа в разр дном промежутке и, даким образом, добиваютс максимального значени мощности вложенной в плазму разр да и требуемого энерговклада.

В таблице приведены данные по мощности поглощаемой неравновесной плазмой несамосто тельног б рйзр да от источника посто нного тока и общей удельной мощности в зависимости от мощности импульсной СВЧ энергии и давлени рабочего газа (воздух) получе ннои на экспериментальной установке изображенной на чертеже.

Пример. Технические данные основных элементов экспериментальной установки .

Импульсный источник напр жени и магнетрон вырабатывают импульсы СВЧ энергии с параметрами: - мощность в импульсе 55 кВт;

-длительность импульса 1 мкс;

-диапазона изменени частоты им- пульсов 200.2000 Гц; . -

-длина электромагнитной волны 3 см;

-тип волны EOI;

Величину средней мощности СВЧ энергии определ ли по формуле:

N 55 At-f,

где N - средн мощность на входе в разр дный промежуток, кВт;

55 - импульсна мощность излучени магнетрона, кВт;

At - длительность импульса, с; f-частота импульсов; 1 /с. Диаметры коаксиальных цилиндров, выполн ющих функции катода и анода из условий прохождени СВЧ импульсов с длиной волны равной 3 см, составили: внутренний , катод - 10 мм; внешний, анод - 31 мм. При этом, длина разр дного промежутка составила 40 мм, что соответствует объему разр да в 27 см3.

В качестве рабочего газа брали воздух. На данной экспериментальной установке при давлении воздуха в разр дном промежутке 65 тор и расходе 1 нм /ч, частоте импульсов СВЧ энергии 1000 Гц (55 Вт) и

при напр жении на катоде 560 В в неконт- рагированный разр д возможно вложить от источника посто нного тока до 918 Вт (таблица , опыт 3). (Это соответствует общей удельной мощности вложенной в плазму несамосто тельного разр да 36 Вт/см3, при удельном энерговкладе л/1 эВ/мол. Экспериментальные данные других опытов занег сены в таблицу.

Использование способа осуществлени

несамосто тельного разр да дл дополнительной ионизации рабочего газа излучен- нй в виде мощных кратковременных на волне типа Е01 импульсов СВЧ энергии позвол ет увеличить удельную мощность вложенную в плазму разд ра по сравнению с прототипом в 4... 14 раз и обеспечивает оптимальный (1 эВ/мол.)дл неравномерных плазмохимических процессов удельный энерговклад.

Claims

Формула изобретени

Способ осуществлени несамосто тельного разр да в газах путем подачи на катод и-анод разр дного промежутка питающего напр жени и воздействи на рабочий газ внешним ионизирующим излучением , отличающийс тем, что, с целью увеличени удельной мощности разр да, в качестве внешнего ионизирующего излучени используют микросекундные импульсы СВЧ-энергии на волне сантиметрового диапазона и регулируют по крайней мере один из параметров амплитуду, длительность и частоту импульсов, а также скорость прокачки и давление газа - до получени требуемой величины мощности разр да.