RU2620262C2 - Method of forming heat cumulative jet and created predetermined shape channel on metal cathode surface - Google Patents

Method of forming heat cumulative jet and created predetermined shape channel on metal cathode surface Download PDF

Info

Publication number
RU2620262C2
RU2620262C2 RU2015147053A RU2015147053A RU2620262C2 RU 2620262 C2 RU2620262 C2 RU 2620262C2 RU 2015147053 A RU2015147053 A RU 2015147053A RU 2015147053 A RU2015147053 A RU 2015147053A RU 2620262 C2 RU2620262 C2 RU 2620262C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cathode
metal
channel
wire
template
Prior art date
Application number
RU2015147053A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015147053A (en
Inventor
Борис Николаевич Швилкин
Наталия Аркадьевна Мискинова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Priority to RU2015147053A priority Critical patent/RU2620262C2/en
Publication of RU2015147053A publication Critical patent/RU2015147053A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2620262C2 publication Critical patent/RU2620262C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/013Arc cutting, gouging, scarfing or desurfacing

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Discharge Heating (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: between the electrodes at a fixed distance between them is energized, a current melts and evaporates the fine wire which is located between the electrodes, the distance from the cathode to the anode is selected such that at which the discharge without wires spontaneously arises, and between the electrodes, the conditions for avalanche discharge gap that occurs in the presence of evaporating vapour in the air delays. At the same time when applying a voltage to the discharge, the gap is formed at the cathode channel created by the heat of the cumulative jet-melting metal, coming from a point of contact and the cathode wire.
EFFECT: ability to control the trajectory of the thermal cumulative jet-melting metal, and the trajectory of the channel formed by it on the surface of a metal cathode.
3 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области исследования физических свойств вещества, в частности к исследованию процессов в плазме и в газоразрядных приборах, между анодом и катодом которых при фиксированном расстоянии между ними подается напряжение. Заявляемое изобретение может найти применение при формировании направленной тепловой кумулятивной струи, плавящей металл, и образованного струей канала на металлической поверхности катода в дуговом импульсном разряде при взрыве размещаемой между электродами проволочки. При этом изобретение обеспечивает формирование тепловой кумулятивной струи и образованного канала на металлическом катоде с заданными параметрами (геометрией) канала (формы, ширины, длины и т.д.) посредством размещения на поверхности катода в месте формирования направленной кумулятивной струи диэлектрического шаблона с прорезью, обеспечивающей формирование канала требуемой траектории, ограничивающего поверхность катода. Это позволяет образовывать каналы проплавленного металла различной формы. Изобретение может найти применение в технике и научных исследованиях, в новых технологиях микроэлектроники. Изобретение может быть использовано при получении фигурных сварных швов [см., например, патент RU 2453408, опубликован 20.06.2012, бюл. №17], при нанесении надписей и номеров деталей на металле.The invention relates to the field of studying the physical properties of a substance, in particular to studying processes in a plasma and in gas-discharge devices, between which the voltage is applied between the anode and cathode at a fixed distance between them. The claimed invention can find application in the formation of a directed thermal cumulative jet, melting metal, and formed by a channel of the channel on the metal surface of the cathode in an arc pulse discharge during the explosion placed between the electrodes of the wire. Moreover, the invention provides the formation of a thermal cumulative jet and the formed channel on the metal cathode with the specified parameters (geometry) of the channel (shape, width, length, etc.) by placing on the surface of the cathode in the place of formation of the directional cumulative jet of the dielectric template with a slot, providing channel formation of the desired trajectory bounding the cathode surface. This allows the formation of molten metal channels of various shapes. The invention can find application in engineering and research, in new microelectronics technologies. The invention can be used to obtain curly welds [see, for example, patent RU 2453408, published 20.06.2012, bull. No. 17], when applying inscriptions and part numbers on metal.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники не известно решений, направленных на формирование тепловой кумулятивной струи, плавящей металл, и образованного канала заданной траектории на металлической поверхности катода в импульсном дуговом разряде при взрыве размещенной между электродами проволочки.The prior art does not know the solutions aimed at the formation of a thermal cumulative jet, melting the metal, and the formed channel of a given trajectory on the metal surface of the cathode in a pulsed arc discharge during the explosion of a wire placed between the electrodes.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения канала, образованного тепловой кумулятивной струей, плавящей металл, на металлической поверхности катода в импульсном дуговом разряде при взрыве металлической проволочки между электродами [патент RU 2537383, опубликован 10.01.2015, бюл. №1]. В соответствии с изобретением между катодом и анодом с фиксированным расстоянием между ними подается напряжение, возникающий ток плавит и испаряет тонкую проволочку, которая размещается между электродами, при этом расстояние межэлектродного промежутка выбирается таким, при котором разряд самопроизвольно без проволочки не зажигается, а между электродами создаются условия для лавинного пробоя разрядного промежутка, возникающего при наличии в воздухе паров испаряющейся проволочки. При этом проволочка располагается в отверстии внутри катодной поверхности и касается ее, а при подаче напряжения на разрядный промежуток из точки касания проволочки и катодной поверхности на катоде образуется канал расплавленного металла, исходящий из точки касания в направлении от места соединения катода с отрицательным полюсом источника напряжения.Closest to the claimed method is a method of obtaining a channel formed by a thermal cumulative jet that melts a metal on a metal surface of a cathode in a pulsed arc discharge during the explosion of a metal wire between the electrodes [patent RU 2537383, published January 10, 2015, bull. No. 1]. In accordance with the invention, a voltage is applied between the cathode and the anode with a fixed distance between them, the resulting current melts and evaporates a thin wire that is placed between the electrodes, while the distance of the interelectrode gap is chosen so that the discharge does not ignite spontaneously without wire, and between the electrodes are created conditions for avalanche breakdown of the discharge gap arising in the presence of vapor of an evaporating wire in the air. In this case, the wire is located in the hole inside the cathode surface and touches it, and when voltage is applied to the discharge gap from the point of contact of the wire and the cathode surface, a molten metal channel is formed at the cathode, coming from the point of contact in the direction from the junction of the cathode to the negative pole of the voltage source.

Однако данный способ не позволяет формировать на поверхности катода тепловую кумулятивную струю, плавящую металл, и образованный ей канал заданной траектории.However, this method does not allow the formation of a thermal cumulative jet, a melting metal, and a channel of a given trajectory formed by it on the surface of the cathode.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Техническая задача, решаемая в предложенном изобретении, заключается в разработке способа, позволяющего создавать на поверхности металлического катода в импульсном дуговом разряде при взрыве проволочки между электродами направленную тепловую кумулятивную струю, плавящую металл, и образованный ей канал заданной геометрией.The technical problem solved in the proposed invention is to develop a method that allows you to create on the surface of the metal cathode in a pulsed arc discharge when the wire between the electrodes explodes, a directional thermal cumulative stream melting the metal and the channel formed by it with a given geometry.

Технический результат изобретения заключается в возможности формирования движения тепловой кумулятивной струи, плавящей металл, по заданной траектории с образованием соответствующего канала заданной формы. Технический результат достигается посредством размещения на поверхности катода диэлектрического шаблона с прорезью требуемой траектории, ограничивающего поверхность катода, и размещения проволочки в прорези шаблона с обеспечением заполнения всего объема прорези шаблона. Заявляемая технология обеспечивает создание на поверхности катода каналов с формой и размерами, точно соответствующими форме и размерам канала исходного шаблона, которые, в частности, могут быть использованы в микросхемах в качестве каналов проводимости, формируемых на поверхности металлических пластин. Кроме того, получаемые каналы характеризуются увеличением электропроводности по сравнению с электропроводностью материала катода и большей плотностью энергии, выделяемой на единицу длины.The technical result of the invention lies in the possibility of forming the movement of a thermal cumulative jet melting metal along a predetermined path with the formation of the corresponding channel of a given shape. The technical result is achieved by placing on the surface of the cathode a dielectric template with a slot of the desired path limiting the surface of the cathode, and placing the wire in the slot of the template to ensure that the entire volume of the slot of the template is filled. The inventive technology provides for the creation on the surface of the cathode of channels with a shape and size that exactly matches the shape and size of the channel of the original template, which, in particular, can be used in microcircuits as conduction channels formed on the surface of metal plates. In addition, the resulting channels are characterized by an increase in electrical conductivity compared with the electrical conductivity of the cathode material and a higher energy density released per unit length.

Поставленная задача формирования направленной тепловой кумулятивной струи, плавящей металл, и образованного ей канала на металлической поверхности катода в дуговом импульсном разряде при взрыве размещенной между электродами проволочки включает подачу на электроды напряжения, обеспечивающего лавинный пробой разрядного промежутка, возникающий при наличии в воздухе паров испаряющейся проволочки с формированием тепловой кумулятивной струи, плавящей металл, и образованного ей канала на катоде, при этом на поверхности катода размещают диэлектрический шаблон с прорезью требуемой конфигурацией траектории, ограничивающей поверхность катода в области формирования и движения кумулятивной струи, причем электроды размещают на расстоянии друг от друга, исключающем самопроизвольное зажигание разряда без проволочки.The task of forming a directed thermal cumulative jet melting metal and a channel formed by it on the cathode metal surface in an arc pulse discharge during the explosion of a wire located between the electrodes includes applying a voltage to the electrodes, which provides an avalanche breakdown of the discharge gap that occurs when there are vapor in the air of an evaporating wire with the formation of a thermal cumulative jet melting the metal, and the channel formed by it on the cathode, while on the surface of the cathode is placed ielektrichesky pattern with slit desired configuration trajectory bounding surface of the cathode in the formation and movement cumulative jet, wherein the electrodes are placed at a distance from each other, excluding spontaneous ignition discharge without delay.

Контур прорези диэлектрического шаблона, заряжающийся отрицательно электронами из струи расплавленного металла, препятствует перемещению самой струи за его пределы, концентрируя энергию внутри контура, где происходит локальный разогрев металла, усиливающийся приходящими сюда же положительными ионами из плазмы, а геометрия шаблона задает геометрию канала на поверхности металлического катода. При этом полное заполнение канала расплавленным металлом происходит в том случае, если конец взрывающейся проволочки касается поверхности катода внутри контура прорези шаблона в точке с наиболее низким электрическим потенциалом. Диэлектрические шаблоны могут быть изготовлены из электроизоляционных лент, полимерных пленок, полимеров высокой плотности HDPE, а также из текстолита и других диэлектрических материалов, при этом шаблон выполнен с возможностью плотного прилегания к поверхности катода.The contour of the slit of the dielectric template, which is negatively charged by electrons from the molten metal jet, prevents the jet from moving beyond its limits, concentrating the energy inside the circuit where the metal is heated locally, amplified by the positive ions coming from the plasma, and the geometry of the template determines the channel geometry on the metal surface cathode. In this case, the channel is completely filled with molten metal if the end of the exploding wire touches the cathode surface inside the template slot contour at the point with the lowest electric potential. Dielectric patterns can be made of electrical insulating tapes, polymer films, high density polymers HDPE, as well as textolite and other dielectric materials, while the pattern is made with the possibility of tight fit to the surface of the cathode.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Между катодом с диэлектрическим шаблоном с прорезью требуемой траектории на его поверхности и анодом с тонкой проволочкой на конце при касании проволочки поверхности катода внутри шаблона при поданном напряжении на электроды возникает ток, который плавит и испаряет тонкую проволочку. Между электродами создаются условия для лавинного пробоя разрядного промежутка, возникающего при наличии в воздухе паров испаряющейся проволочки. В результате происходит пробой разрядного промежутка в парах металла, а из точки касания проволочки и катодной поверхности на катоде внутри прорези шаблона из области отрицательного объемного заряда электронов вытекает тепловая кумулятивная струя, плавящая металл и образующая канал. Контур прорези шаблона заряжается отрицательными электронами, внутри контура струя «запирается» электрическим полем зарядов и там концентрируется энергия. Внутрь контура попадают и ионы из плазмы. При изменении формы прорези шаблона изменяется и форма канала расплавленного металла. Таким образом, форма прорези шаблона позволяет задавать траекторию перемещения, возникающего при взрыве размещенной между электродами проволочки потока тепловой кумулятивной струи, плавящей металл, и траекторию образованного ей канала, а размещение конца проволочки в прорези шаблона в точке с наиболее низким электрическим потенциалом обеспечивает направление перемещения расплавленного металла. В этом случае расположенная на поверхности катода прорезь диэлектрического шаблона полностью заполняется расплавленным металлом.Between the cathode with a dielectric template with a slot of the desired trajectory on its surface and the anode with a thin wire at the end, when a wire touches the cathode surface inside the template, a current arises when the voltage is applied to the electrodes, which melts and evaporates the thin wire. Between the electrodes, conditions are created for avalanche breakdown of the discharge gap arising in the presence of vapor of an evaporating wire in the air. As a result, a breakdown of the discharge gap in the metal vapor occurs, and from the point of contact of the wire and the cathode surface on the cathode inside the slot of the template, a thermal cumulative jet flows from the region of negative space electron charge, melting the metal and forming a channel. The contour of the slit of the template is charged by negative electrons, inside the contour, the jet is “locked” by the electric field of charges and energy is concentrated there. Ions from the plasma also enter the contour. When the shape of the slot of the template changes, the shape of the molten metal channel also changes. Thus, the shape of the slot of the template allows you to specify the trajectory of movement that occurs during the explosion of the heat cumulative stream of metal melting metal located between the electrodes of the wire and the path of the channel formed by it, and the placement of the end of the wire in the slot of the template at the point with the lowest electric potential provides the direction of movement of the molten metal. In this case, the slot of the dielectric pattern located on the cathode surface is completely filled with molten metal.

Физические процессы, лежащие в основе заявляемого способа, заключаются в следующем. При взрыве проволочки в малой области вокруг точки касания катода и проволочки происходит локальный нагрев металла и выход горячих электронов из нагретой области. Поскольку на анод уходят не все электроны, у поверхности катода возникает отрицательный объемный заряд и электрическое поле пространственного заряда с минимумом потенциала около точки касания проволочки и катода. В результате над поверхностью металла образуется направленный поток электронов, движущийся в электрическом поле пространственного заряда. Электропроводность вдоль канала больше, чем средняя электропроводность металла катода. Движение заряженных частиц по каналу происходит из-за возникновения объемного пространственного заряда электронов и действующей при этом электрической силы. При помещении на поверхности катода диэлектрического шаблона с прорезью, ограничивающего поверхность катода, при импульсном пробое контур прорези шаблона заряжается отрицательно электронами из струи, внутри прорези контура накапливается энергия и образуется канал расплавленного металла. Изменение формы канала расплавленного металла достигается изменением формы прорези шаблона. Полное заполнение канала расплавленным металлом достигается в том случае, если конец проволочки касается поверхности катода внутри контура прорези шаблона в точке с наиболее низким электрическим потенциалом (в точке, наиболее приближенной к отрицательному полюсу источника напряжения). Тем самым становится возможным формирование направленной кумулятивной струи (по заданной траектории), плавящей металл, и образованного ей канала на металлической поверхности катода при помещении на ней диэлектрического шаблона с прорезью заданной конфигурации. Минимальный размер ширины канала шаблона определяется возможным минимальным диаметром проволочки, максимальный - параметрами разряда и давления воздуха.The physical processes underlying the proposed method are as follows. In the explosion of a wire in a small region around the point of contact of the cathode and wire, local heating of the metal occurs and hot electrons exit the heated region. Since not all electrons go to the anode, a negative space charge and an electric field of the space charge with a minimum potential near the point of contact of the wire and cathode appear at the cathode surface. As a result, a directed stream of electrons is formed above the metal surface, moving in the electric field of the space charge. The electrical conductivity along the channel is greater than the average electrical conductivity of the cathode metal. The movement of charged particles along the channel is due to the occurrence of the space spatial charge of electrons and the electric force acting in this case. When a dielectric template with a slot is placed on the cathode surface, which limits the cathode surface, during pulsed breakdown, the template slot contour is negatively charged by electrons from the jet, energy is accumulated inside the circuit slot and a molten metal channel is formed. A change in the shape of the molten metal channel is achieved by changing the shape of the slot of the template. Full filling of the channel with molten metal is achieved if the end of the wire touches the cathode surface inside the template slot contour at the point with the lowest electric potential (at the point closest to the negative pole of the voltage source). Thus, it becomes possible to form a directional cumulative jet (along a predetermined path) melting the metal, and a channel formed by it on the metal surface of the cathode when a dielectric template with a slot of a given configuration is placed on it. The minimum size of the channel width of the template is determined by the possible minimum wire diameter, the maximum - by the parameters of the discharge and air pressure.

Перемещение диэлектрического шаблона по поверхности катода дает возможность управлять траекторией тепловой кумулятивной струи, плавящей металл, и траекторией образованного ей канала на металлической поверхности катода.Moving the dielectric pattern along the cathode surface makes it possible to control the trajectory of the thermal cumulative jet melting the metal and the trajectory of the channel formed by it on the metal surface of the cathode.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема реализации изобретения.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a diagram of an embodiment of the invention.

На фиг. 2 представлены фотографии каналов, образованных тепловыми кумулятивными потоками, плавящими металл, на пластинке-катоде и диэлектрические шаблоны с прорезями различной формы.In FIG. 2 shows photographs of channels formed by heat-shaped cumulative flows melting metal on a cathode plate and dielectric patterns with slots of various shapes.

Позициями на чертежах обозначены: 1 - катодная пластина, 2 - анодный держатель, 3 - проволочка, 4 - диэлектрический шаблон, 5 - прорезь в шаблоне, 6 - блок подачи напряжения на электроды, 7 - канал на катоде, 8 - шаблоны, 9 - каналы внутри шаблонов.The positions in the drawings indicate: 1 - cathode plate, 2 - anode holder, 3 - wire, 4 - dielectric template, 5 - slot in the template, 6 - voltage supply to the electrodes, 7 - channel on the cathode, 8 - templates, 9 - channels inside the templates.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Между металлическими электродами при фиксированном расстоянии между ними подается напряжение. Возникающий ток плавит и испаряет тонкую проволочку, которая размещается между электродами, при этом межэлектродное расстояние выбирается таким, при котором газовый разряд без проволочки не зажигается, а между электродами создаются условия для лавинного пробоя разрядного промежутка, возникающего при наличии в воздухе паров испаряющейся проволочки, крепится к анодному держателю. При подаче напряжения на электроды из точки касания проволочки и катодной поверхности на катоде внутри прорези шаблона возникает тепловая кумулятивная струя, плавящая металл, и образованный ей канал. При этом, если проволочка касается поверхности катода внутри прорези диэлектрического шаблона, там образуется канал расплавленного металла. При изменении формы прорези шаблона меняется форма траектории канала. Полное заполнение канала расплавленным металлом достигается в том случае, если конец проволочки касается поверхности катода внутри прорези шаблона в точке с наиболее низким электрическим потенциалом.A voltage is applied between the metal electrodes at a fixed distance between them. The resulting current melts and evaporates a thin wire that is placed between the electrodes, while the interelectrode distance is chosen so that the gas discharge does not ignite without a wire, and conditions are created between the electrodes for avalanche breakdown of the discharge gap arising in the presence of vapor of the evaporating wire in the air, to the anode holder. When voltage is applied to the electrodes from the point of contact of the wire and the cathode surface on the cathode, a thermal cumulative jet, melting the metal, and a channel formed by it arise inside the slot of the template. Moreover, if the wire touches the surface of the cathode inside the slot of the dielectric template, a channel of molten metal is formed there. When changing the shape of the slot pattern changes the shape of the path of the channel. Full filling of the channel with molten metal is achieved if the end of the wire touches the surface of the cathode inside the slot of the template at the point with the lowest electric potential.

Схема осуществления способа показана на фиг. 1. Между катодной пластиной 1 и анодным держателем 2 возникает импульсный дуговой разряд, когда свободный конец взрывающейся проволочки 3 касается пластины 1. Для подачи напряжения на электроды может быть использован выпрямительный агрегат «Дельфин» 7 с выпрямленным напряжением 220 В. Разрядный ток в максимуме меняется в области 20-100 А с помощью переменного сопротивления 6. Длительность разряда составляла около 0,1 секунды. В качестве катода применялись различные металлы (Cu, Ni, Fe, Ti, латунь, нержавеющая сталь и другие). Брались проволочки разных металлов и сплавов (Cu, Ni, Fe и другие). Диаметр проволочек менялся в интервале 0,02-0,1 мм, их длина варьировалась от 10 до 20 мм.A flow chart of the method is shown in FIG. 1. Between the cathode plate 1 and the anode holder 2, a pulsed arc discharge occurs when the free end of the exploding wire 3 touches the plate 1. A rectifier unit "Dolphin" 7 with a rectified voltage of 220 V can be used to supply voltage to the electrodes. The discharge current varies at maximum in the range of 20-100 A using a variable resistance 6. The duration of the discharge was about 0.1 second. Various metals (Cu, Ni, Fe, Ti, brass, stainless steel and others) were used as cathodes. We took wires of various metals and alloys (Cu, Ni, Fe and others). The diameter of the wires varied in the range of 0.02-0.1 mm, their length ranged from 10 to 20 mm.

При подаче напряжения на разрядный промежуток с проволочкой, натянутой между электродами, из точки касания проволочки и катодной поверхности на катоде под действием избыточных электронов с катода и ионов из плазмы образуется канал 5. Канал 5 исходит из области контакта катода и проволочки - отверстия в катоде 4, и направлен от места контакта (область пониженного потенциала, созданная избыточным объемным пространственным зарядом электронов с катода) в сторону более положительного электрического потенциала. При наличии диэлектрического шаблона с прорезью на поверхности катода канал принимает форму прорези шаблона.When voltage is applied to the discharge gap with a wire stretched between the electrodes, channel 5 forms from the point of contact of the wire and the cathode surface on the cathode under the action of excess electrons from the cathode and ions from the plasma. Channel 5 proceeds from the contact area of the cathode and wire — the hole in the cathode 4 , and is directed from the point of contact (the region of lowered potential created by the excess volumetric space charge of electrons from the cathode) towards the more positive electric potential. In the presence of a dielectric template with a slot on the surface of the cathode, the channel takes the form of a slot of the template.

При помещении на поверхности катода на пути тепловой кумулятивной струи диэлектрического шаблона контур его прорези заряжается электронами струи и «запирает» электрическим полем струю внутри прорези шаблона. При этом полное заполнение прорези внутри шаблона расплавленным металлом достигается в том случае, если конец проволочки касается поверхности катода внутри контура шаблона в точке с наиболее низким электрическим потенциалом.When a dielectric template is placed on the cathode’s surface in the path of the thermal cumulative jet, the contour of its slot is charged by the jet electrons and “locks” the jet inside the slot of the template with an electric field. In this case, the complete filling of the slot inside the template with molten metal is achieved if the end of the wire touches the cathode surface inside the template circuit at the point with the lowest electric potential.

На фиг. 2 представлены фотографии каналов, образованных тепловыми кумулятивными потоками расплавленного металла на пластинках-катодах из трансформаторного железа без диэлектрического шаблона на катоде (позиция 7) и с шаблоном (позиция 9), а также образцы шаблонов (позиция 8) из полимеров высокой плотности HDPE, а также из текстолита. Толщина шаблона менялось от 0,5 мм до 5 мм.In FIG. Figure 2 shows photographs of channels formed by thermal cumulative flows of molten metal on transformer iron cathode plates without a dielectric template on the cathode (item 7) and with a template (item 9), as well as sample templates (item 8) from high-density HDPE polymers, and also from PCB. The thickness of the template varied from 0.5 mm to 5 mm.

В одном из примеров реализации изобретения при осуществлении импульсного дугового разряда с расстоянием между электродами 15 мм использовалась медная проволочка диаметром 0,05 мм. В качестве катода брались пластины из трансформаторного железа длиной около 50 мм. Максимальный разрядный ток в импульсе составлял 100 А.In one example implementation of the invention, a pulsed arc discharge with an electrode spacing of 15 mm was used with a 0.05 mm diameter copper wire. Plates of transformer iron about 50 mm long were taken as the cathode. The maximum discharge current in the pulse was 100 A.

Таким образом, в предложенном способе впервые решена проблема управления траекторией тепловой кумулятивной струи, плавящей металл, и траекторией образованного ей канала на металлической поверхности катода в импульсном дуговом разряде при взрыве проволочки между электродами путем размещения на поверхности металлического катода диэлектрического шаблона.Thus, in the proposed method, the problem of controlling the trajectory of a thermal cumulative jet melting metal and the trajectory of the channel formed by it on the cathode metal surface in a pulsed arc discharge during wire explosion between the electrodes by placing a dielectric template on the surface of the metal cathode is first solved.

Способ прост в осуществлении и эффективен. Его можно применять в технике и в научных исследованиях, например, в новых технологиях микроэлектроники. Возможно использование способа для получения проводящих каналов при создании микросхем, для нанесения надписей и номеров деталей на металле.The method is simple to implement and effective. It can be used in engineering and in scientific research, for example, in new microelectronics technologies. You can use the method to obtain conductive channels when creating microcircuits, for inscriptions and part numbers on metal.

Claims (3)

1. Способ формирования направленной тепловой кумулятивной струи, плавящей металл, и образованного струей канала на металлической поверхности катода в импульсном дуговом разряде при взрыве размещенной между электродами проволочки, включающий размещение на поверхности катода диэлектрического шаблона с прорезью, имеющей форму и размеры, необходимые для получения канала требуемой конфигурации, подачу на электроды напряжения, обеспечивающего лавинный пробой разрядного промежутка, возникающий при наличии в воздухе паров испаряющейся проволочки с формированием тепловой кумулятивной струи, плавящей металл, на металлической поверхности катода, при этом конец проволочки размещают в прорези шаблона в точке с наиболее низким электрическим потенциалом с обеспечением контакта с поверхностью катода.1. A method of forming a directed thermal cumulative jet melting a metal and formed by a channel of a channel on a cathode metal surface in a pulsed arc discharge during the explosion of a wire located between the electrodes, comprising placing a dielectric template on the cathode surface with a slot having the shape and dimensions necessary to obtain the channel the required configuration, applying voltage to the electrodes, providing an avalanche breakdown of the discharge gap, which occurs when there are vapor in the air that evaporates tops with the formation of a thermal cumulative jet melting metal on the metal surface of the cathode, while the end of the wire is placed in the slot of the template at the point with the lowest electric potential to ensure contact with the surface of the cathode. 2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что диэлектрический шаблон изготовлен из электроизоляционной ленты, или полимеров высокой плотности HDPE, или из текстолита, при этом шаблон выполнен с возможностью плотного прилегания к поверхности катода.2. The method according to p. 1, characterized in that the dielectric pattern is made of electrical insulating tape, or high-density polymers HDPE, or PCB, while the pattern is made with the possibility of tight fit to the surface of the cathode. 3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что диэлектрический шаблон выполнен толщиной от 0,5 до 5 мм.3. The method according to p. 1, characterized in that the dielectric template is made with a thickness of 0.5 to 5 mm.
RU2015147053A 2015-11-02 2015-11-02 Method of forming heat cumulative jet and created predetermined shape channel on metal cathode surface RU2620262C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015147053A RU2620262C2 (en) 2015-11-02 2015-11-02 Method of forming heat cumulative jet and created predetermined shape channel on metal cathode surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015147053A RU2620262C2 (en) 2015-11-02 2015-11-02 Method of forming heat cumulative jet and created predetermined shape channel on metal cathode surface

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015147053A RU2015147053A (en) 2017-05-10
RU2620262C2 true RU2620262C2 (en) 2017-05-24

Family

ID=58698062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015147053A RU2620262C2 (en) 2015-11-02 2015-11-02 Method of forming heat cumulative jet and created predetermined shape channel on metal cathode surface

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2620262C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2677624C2 (en) * 2017-04-25 2019-01-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Method and device for preventing formation of thermal cumulative channel on metallic surface of cathode and fixing position of discharge channel at cathode

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080053964A1 (en) * 2003-08-06 2008-03-06 Micron Technology, Inc. Wire bonders and methods of wire-bonding
RU2388192C2 (en) * 2008-04-02 2010-04-27 Борис Николаевич Швилкин Method of heating cathode and igniting arc discharge with metal wire between electrodes
RU2453408C1 (en) * 2010-11-02 2012-06-20 Государственное учебно-научное учреждение Физический факультет Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова Method of butt welding of thin metal plates
RU2537383C2 (en) * 2013-05-23 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Method of channels creation in electrode in dependent arc discharge

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080053964A1 (en) * 2003-08-06 2008-03-06 Micron Technology, Inc. Wire bonders and methods of wire-bonding
RU2388192C2 (en) * 2008-04-02 2010-04-27 Борис Николаевич Швилкин Method of heating cathode and igniting arc discharge with metal wire between electrodes
RU2453408C1 (en) * 2010-11-02 2012-06-20 Государственное учебно-научное учреждение Физический факультет Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова Method of butt welding of thin metal plates
RU2537383C2 (en) * 2013-05-23 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Method of channels creation in electrode in dependent arc discharge

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2677624C2 (en) * 2017-04-25 2019-01-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Method and device for preventing formation of thermal cumulative channel on metallic surface of cathode and fixing position of discharge channel at cathode

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015147053A (en) 2017-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104094377B (en) For generation of the device of hollow cathode arc discharge plasma
KR101064567B1 (en) Electron beam source being capable of controlling beam width
EP3525302A1 (en) Low voltage drop, cross-field, gas switch and method of operation
RU2620262C2 (en) Method of forming heat cumulative jet and created predetermined shape channel on metal cathode surface
Mao et al. Research on the time-delay characteristics of the laser-triggered vacuum switch
Dugdale The application of the glow discharge to material processing
US3482133A (en) Cold cathode,glow discharge devices
RU163236U1 (en) DIELECTRIC TEMPLATE FOR FORMING ON THE METAL SURFACE OF THE CATHODE A DIRECTED THERMAL CUMULATIVE JET AND THE CHANNEL FORMED BY IT
RU2638954C2 (en) Commute structure device
RU2643530C2 (en) Method for forming heat cumulative metal melting jet and channel of required length formed by it
KR102118604B1 (en) Line Type Ion Beam Emission Device
RU2537383C2 (en) Method of channels creation in electrode in dependent arc discharge
KR101480114B1 (en) Ion Source with Sealing and Fixing Insulator
Shi et al. Effect of high-voltage electrode geometry on energy deposition into exploding wire in vacuum
RU2677624C2 (en) Method and device for preventing formation of thermal cumulative channel on metallic surface of cathode and fixing position of discharge channel at cathode
RU2483500C2 (en) Method for local heating of cathode surface section
CN117529791A (en) Crucible furnace design for liquid metal in ion sources
Paperny et al. Ion acceleration at different stages of a pulsed vacuum arc
RU2313430C1 (en) Welding method of metals non-dissolved one in other
RU2453408C1 (en) Method of butt welding of thin metal plates
RU2614526C2 (en) Method of molten metal heat cumulative jet and formed by it channel deflecting on cathode metal surface in arc pulse discharge during wire explosion between electrodes by effect of transverse magnetic field
Isono et al. Control of laser-ablation plasma potential with external electrodes
Karnik et al. The Mechanism of Electrochemical Discharge (ECD)
Beilis et al. Cathode Spot Motion in a Transverse and in an Oblique Magnetic Field
Schultrich et al. Methods of Vacuum Arc Deposition of ta-C Films