RU2765147C2 - Совместимый с вакуумом электрический изолятор - Google Patents

Совместимый с вакуумом электрический изолятор Download PDF

Info

Publication number
RU2765147C2
RU2765147C2 RU2020101355A RU2020101355A RU2765147C2 RU 2765147 C2 RU2765147 C2 RU 2765147C2 RU 2020101355 A RU2020101355 A RU 2020101355A RU 2020101355 A RU2020101355 A RU 2020101355A RU 2765147 C2 RU2765147 C2 RU 2765147C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
glass substrate
electrical insulator
plasma
front surface
ceramic
Prior art date
Application number
RU2020101355A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2020101355A3 (ru
RU2020101355A (ru
Inventor
Келли Бернард ИПП
Мишель Жорж ЛАБЕРЖЕ
Original Assignee
Дженерал Фьюжен Инк.
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 Дженерал Фьюжен Инк. filed Critical Дженерал Фьюжен Инк.
Publication of RU2020101355A3 publication Critical patent/RU2020101355A3/ru
Publication of RU2020101355A publication Critical patent/RU2020101355A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2765147C2 publication Critical patent/RU2765147C2/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/08Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances quartz; glass; glass wool; slag wool; vitreous enamels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/22Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
    • C03C17/23Oxides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/56Insulating bodies
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/12Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances ceramics
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00Coatings on glass
    • C03C2217/20Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/21Oxides
    • C03C2217/214Al2O3
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00Coatings on glass
    • C03C2217/20Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/21Oxides
    • C03C2217/228Other specific oxides
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/46Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Insulating Bodies (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники, в частности к высоковольтным изоляторам. Технический результат - обеспечение защиты стеклянной подложки керамическим слоем от воздействия ионизированной плазмы. Высоковольтный изолятор, совместимый с вакуумом, содержит стеклянную подложку, имеющую переднюю поверхность, и керамический слой одинаковой толщины, нанесенный на переднюю поверхность стеклянной подложки методом плазменного напыления. Покрытая поверхность изолятора способна выдерживать импульсы высокого напряжения и воздействие излучения заряженных частиц в течение предопределенного периода времени. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится, в общем, к совместимому с вакуумом электрическому изолятору.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
В данной области техники электрические изоляторы хорошо известны. Электрические изоляторы используются в электрическом оборудовании для поддерживания и разделения электрических проводников без позволения току протекать через сам изолятор. Все электрические изоляторы становятся электропроводными, когда к ним прикладывается достаточно высокое напряжение, и при этом электрическое поле отрывает электроны от атомов изолятора (известное как «напряжение пробоя» изолятора). Электрический изолятор обычно используется в высокоэнергетических плазменных системах, ускорителях заряженных частиц или высоковольтных генераторах. В некоторых случаях применения электрические изоляторы должны быть совместимыми с вакуумом (например, при установке как часть вакуумного сосуда), т.е., электрические изоляторы должны выдерживать напряжение на поверхности изолятора без пробоя, поддерживая при этом условия вакуума. Электрические изоляторы, используемые в вакууме, предрасположены к пробою по поверхности изолятора при напряжениях, которые намного ниже напряжений, требуемых, чтобы вызвать пробой через сам материал изолятора при нахождении в воздушной атмосфере. Кроме того, для некоторых случаев применения (например, плазменные системы), электрический изолятор должен выдерживать воздействие высокоэнергетической ионизированной плазмы, которая может контактировать с поверхностью изолятора, без повреждения этой поверхности.
Чаще всего используемыми материалами для совместимых с вакуумом электрических изоляторов являются керамические материалы, такие как оксид алюминия (Al2O3). Оксид алюминия, используемый в качестве изолятора, является совместимым с вакуумом и может выдерживать напряжения на их поверхности без пробоя; однако изготовление керамического изолятора большого размера может быть проблематичным. Самый крупный известный имеющийся на рынке изолятор из оксида алюминия имеет в диаметре около 1 м. Проблема, связанная с изготовлением крупных компонентов из оксида алюминия, заключается в том, что в процессе изготовления он может легко разрушиться. Как результат, изготовление изоляторов большого размера из оксида алюминия представляет собой сложный и дорогостоящий процесс. Некоторые известные решения по созданию изолятора большого размера из оксида алюминия включают в себя использование вместо одного большого изолятора нескольких небольших плиток из оксида алюминия, но это привносит дополнительную сложность в установку изолятора и может ухудшить качество вакуума.
Еще одним материалом электрических изоляторов является стекло (SiO2). Из стекла можно изготавливать изделия очень больших размеров, и оно является хорошим электрическим изолятором. Однако при воздействии заряженных частиц (например, плазмы) стекло легко повреждается, и в вакууме увеличение заряда на поверхности стекла может вызвать перекрытие по поверхности из-за высокого поверхностного удельного электрического сопротивления стекла. Заряженные частицы могут повреждать поверхность стекла и вызывать отказ изолятора и/или значительно уменьшать выдерживаемое напряжение, которое необходимо поддерживать по поверхности изолятора.
В качестве материала для электрических изоляторов используется также пластик. Электрические изоляторы из пластика можно изготавливать очень большого размера, но они не совместимы с применениями в вакууме (у них слишком высокая дегазация) и легко разрушаются при воздействии заряженных частиц.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
В одном аспекте предлагается совместимый с вакуумом электрический изолятор. Совместимый с вакуумом электрический изолятор содержит стеклянную подложку, имеющую по меньшей мере одну переднюю поверхность с по меньшей мере частью, которая открыта воздействию заряженных частицы высокой энергии или фотонов, и керамический слой, покрывающий по меньшей мере одну часть по меньшей мере одной передней поверхности стеклянной подложки.
В одном аспекте стеклянная подложка представляет собой один кусок стекла, имеющий круглую форму и диаметр по меньшей мере 1 м.
В одном аспекте стеклянная подложка изготовлена из боросиликатного стекла. Керамический слой может изготавливаться из материала, выбранного из группы, состоящей из оксида иттрия и оксида алюминия.
В еще одном аспекте предлагается система возбуждения плазмы. Система возбуждения плазмы содержит вакуумный сосуд, первый электрод и второй электрод, вмонтированные в вакуумный сосуд и разнесенные для образования между ними промежутка с таким расчетом, чтобы между первым и вторым электродами можно было прикладывать напряжение, и электрический изолятор, установленный между этими двумя электродами. Электрический изолятор содержит стеклянную подложку с по меньшей мере одной передней поверхностью с по меньшей мере частью, открытой воздействию плазмы внутри вакуумного сосуда, и керамический слой, покрывающий по меньшей мере одну часть по меньшей мере одной передней поверхности.
Помимо вышеописанных аспектов и вариантов осуществления, при обращении к прилагаемым фигурам и изучении последующего подробного раскрытия станут очевидными дополнительные аспекты и варианты осуществления.
Краткое описание фигур
На всех фигурах одни и те же позиции могут использоваться повторно для указания соответствия между обозначенными ими элементами. Фигуры приведены для иллюстрации приведенных в качестве примера вариантов осуществления, описанных в настоящем документе, и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения. Размеры и относительные положения элементов на фигурах не обязательно приведены в масштабе. Например, для повышения удобочитаемости фигур формы различных элементов и углы вычерчены не в масштабе, и некоторые из этих элементов произвольно увеличены и произвольно расположены.
На фиг. 1 представлен схематический вид сверху высоковольтного совместимого с вакуумом стеклянного электрического изолятора с керамическим покрытием.
На фиг. 2 представлен схематический разрез плазмотрона (генератора плазмы) со стеклянным электрическим изолятором с керамическим покрытием, установленным в промежутке между внутренним электродом и наружным электродом.
На фиг. 3а представлен фотоснимок экспериментального стеклянного электрического изолятора с керамическим покрытием после испытания под воздействием высокого напряжения, высокого вакуума и плазмы.
На фиг. 3b представлен увеличенный фотоснимок покрытия электрического изолятора, показанного на фиг. 3а.
На фиг. 4 представлен фотоснимок непокрытой стороны стекла непокрытого электрического изолятора после испытания под воздействием высокого напряжения, высокого вакуума и плазмы.
Подробное раскрытие конкретных варианты осуществления
Варианты осуществления изобретения, описанные в настоящем документе, относятся к электрическому изолятору, предназначенному для практических применений в большом размере и в условиях вакуума. Согласно некоторым вариантам осуществления электрический изолятор предназначен для использования в системах возбуждения плазмы и ускорителях частиц, в которых изолятор помещается в промежутке между электродами. Согласно некоторым вариантам осуществления электрический изолятор может иметь диаметр около 2 м или более. Самый крупный имеющийся на рынке керамический (например, из оксида алюминия) изолятор имеет в диаметре около 1 м, и себестоимость изготовления таких больших изоляторов из оксида алюминия составляет несколько сотен тысяч долларов за штуку. В отличие от известных подобных изоляторов ожидается, что варианты осуществления электрического изолятора в соответствии с настоящим изобретением будут проще и дешевле в изготовлении.
Варианты осуществления электрического изолятора, раскрытого в настоящем документе, могут устанавливаться в вакуумном сосуде, разработаны весьма крупными (не ограниченными по размеру) и способны выдерживать воздействие заряженных частиц высокой энергии, таких как плазма.
Варианты осуществления настоящего изобретения описаны в настоящем документе для случая использования в системе возбуждения плазмы. Однако специалисту в области техники, к которой относится изобретение, ясно, что в других случаях применения, например, в рентгеновских системах, электронно-лучевых трубках, инжекторах пучка, ускорителях частиц или иных устройствах, требующих электрических изоляторов, могут использоваться другие варианты осуществления изобретения. Приведенное ниже обсуждение системы возбуждения плазмы это просто пример одной такой реализации, не предназначенный для ограничения в части методики. Специалисты в данной области техники поймут, что настоящее изобретение применимо и к другим системам, требующим установки электрического изолятора, работающего в вакууме.
На фиг. 1 показан пример электрического изолятора 10, содержащего стеклянную (SiO2) подложку 11 и керамический слой 12 покрытия. Стеклянная подложка 11 содержит тело, которое может действовать как вакуумное уплотнение между высоким вакуумом и окружающей атмосферой. Согласно некоторым вариантам осуществления стеклянная подложка 11 может изготавливаться из боросиликатного стекла. Стеклянная подложка 11 может вырезаться из одного куска стекла и может иметь предопределенные требуемые размер и форму. Например, в проиллюстрированном примере стеклянная подложка 11 имеет круговидную форму (например, диска). Стеклянная подложка 11 имеет по меньшей мере одну переднюю поверхность 11а, покрытую керамическим слоем 12. Передняя поверхность 11а - это поверхность изолятора, подвергающаяся воздействию заряженных частиц высокой энергии. Керамический слой 12 покрытия предназначен для защиты стеклянной подложки 11 от повреждения заряженными частицами высокой энергии или фотонами, при поддерживании напряжения в вакууме. Керамический слой 12 покрытия наносится на переднюю поверхность 11а и должен быть достаточно толстым, чтобы выдерживать напряжения и воздействие заряженных частиц для защиты стеклянной подложки 11. Согласно некоторым вариантам осуществления керамический слой 12 покрытия может быть толщиной 10-200 мкм поверх передней поверхности 11а. Однако специалистам в данной области техники понятно, что в других вариантах осуществления керамический слой покрытия может быть другой толщины. Для нанесения слоя 12 покрытия может использоваться любой подходящий процесс нанесения покрытия. Например, керамический слой 12 покрытия может наноситься на стеклянную подложку 11 путем плазменного напыления, осаждения из паров или любого иного подходящего процесса нанесения, который может использоваться для нанесения керамического покрытия на стеклянную подложку. Керамический слой 12 покрытия может быть, например, из оксида алюминия (Al2O3) или любого иного керамического материала, известного как подходящего для использования в вакуумной и плазменной средах. Согласно одному варианту осуществления слой 12 покрытия может быть из оксида иттрия (оксида иттрия (III), Y2O3). Стеклянная подложка может иметь цилиндрическую, прямоугольную, трубчатую или любую иную требуемую форму или их комбинацию. Согласно одному варианту осуществления поверхность стеклянной подложки 11 может иметь несколько складок для компенсации разницы коэффициента теплового расширения стеклянной подложки 11 (например, из боросиликатного стекла) и коэффициента теплового расширения керамического слоя 12 покрытия (например, из оксида алюминия, оксида иттрия).
В проиллюстрированном примере изолятора 10 керамический слой 12 покрытия наносится лишь на одну сторону подложки 11, поскольку воздействию вакуума/плазмы подвергается лишь одна из сторон изолятора; однако специалистам в данной области техники понятно, что в пределах объема настоящего изобретения керамическим слоем 12 могут покрываться обе стороны (и/или края) изолятора 10. Передняя поверхность На может представлять собой одну непрерывную поверхность или содержать несколько частей поверхности. Например, передняя поверхность Па может содержать несколько частей поверхности, если изолятор 10 используется в случаях применения, в которых воздействию заряженных частицы высокой энергии подвергаются лишь части изолятора 10; в этих случаях применения две или более покрытые части передней поверхности 11а перемежаются одной или несколькими непокрытыми частями поверхности (не показанными). Электрический изолятор 10, проиллюстрированный на фиг. 1, может иметь непокрытую область 14 вокруг внутреннего диаметра и непокрытую область 15 по наружной окружности электрического изолятора 10. Непокрытые области 14 и 15 могут использоваться как посадочные места для уплотнения (уплотнений), такого (таких) как уплотнительные кольца, которые могут укладываться на области 14, 15 непокрытого стекла, и при этом электрический изолятор 10 может образовывать вакуумное уплотнение и электрически изолирующий барьер между двумя проводниками. Керамический слой 12 покрытия поддерживает электрически изолирующий барьер между электродами и выдерживает воздействие ионизированной плазмы высокой энергии. Например, слой 12 покрытия из оксида алюминия защищает стеклянную подложку 11 от повреждения плазмой и при воздействии плазмы поддерживает ее электроизоляционные свойства. Кроме того, вакуумное уплотнение могло бы выполняться посредством металлического стыковочного кольца, связанного со стеклом. Области непокрытого стекла могли металлизироваться с использованием любого стандартного способа нанесения металла на стеклянную подложку. Металлизированная область стекла могла бы затем герметично сцепляться с подходящим металлом с низким тепловым расширением (таким как, например, Инвар).
На фиг. 2 показана схема примера системы 40 возбуждения плазмы, использующей стеклянный электрический изолятор 10 с керамическим покрытием. Система 40 возбуждения плазмы предназначена для возбуждения плазмы и содержит сосуд 41 для возбуждения плазмы с первым электродом 46 и вторым электродом 47. Система 40 возбуждения плазмы вакуумирована с помощью откачивающей системы 44. Стеклянный электрический изолятор 10 с керамическим покрытием установлен рядом с ближним концом 42 сосуда 41, при этом передняя поверхность 10а стеклянной подложки 10b обращена к внутренней полости 45. Передняя поверхность 10а покрыта керамическим слоем (например, из оксида алюминия), так что слой оксида алюминия покрывает переднюю поверхность 10а стеклянной подложки 10b. Для симметричного введения точного количества газа в кольцевой промежуток 48, образованный между электродами 46 и 47, могут использоваться несколько газовых вентилей 43. Система 40 возбуждения плазмы может дополнительно содержать источник 52 питания, предназначенный для подачи разрядного импульса на первый электрод 46, чтобы через промежуток 48 между электродами 46 и 47 протекал ток, ионизируя газ и образуя плазму. Электрический изолятор 10 разделяет электроды 46 и 47 и образует между ними электрически изолирующий барьер. Электрический изолятор 10, проиллюстрированный на фиг. 2, имеет форму диска (кольца) диаметром 1 и или более. Электрический изолятор 10 может иметь другие формы в зависимости от расположения и взаимного положения этих двух электродов.
Пример
Стеклянный электрический изолятор с керамическим покрытием испытан в ряде систем возбуждения плазмы в компании General Fusion Inc. Стеклянный электрический изолятор с керамическим покрытием был установлен между внутренним электродом и электродом с потенциалом земли. Стеклянный электрический изолятор с керамическим покрытием содержал круглую, по форме диска стеклянную подложку, изготовленную из боросиликатного стекла и имевшую наружный диаметр 14 дюймов (35,56 см), внутренний диаметр 4 дюйма (примерно 10,16 см) и толщину 0,75 дюйма (примерно 1,9 см). Керамический слой, покрывавший стеклянную подложку, состоял из оксида алюминия, имел толщину около 100 мкм и был нанесен на стеклянную подложку методом плазменного напыления. Вакуумный сосуд был использован в качестве электрода с потенциалом земли для плазменного разряда. Для уплотнения вакуумного сосуда использовались уплотнительные кольца. К покрытому керамикой стеклянному электрическому изолятору в течение 50-100 мкс на импульс в течение сотен импульсов прикладывалось напряжение около 20 кВ. Покрытый керамикой стеклянный электрический изолятор дополнительно подвергался воздействию плазмы, возбужденной между электродами. Такое же испытание было проведено с использованием непокрытого стеклянного изолятора (см. фиг. 4), имевшего такие же состав и размеры, как и стеклянная подложка стеклянного электрического изолятора с керамическим покрытием. Результаты показаны на фиг. 3 и 4. После испытаний со стеклянным электрическим изолятором с керамическим покрытием (фиг. 3а, 3b) было отмечено небольшое изменение цвета покрытия (наиболее вероятно, загрязнение из вакуумной камеры); однако значительного повреждения поверхности электрического изолятора не произошло, и электрический изолятор выдержал импульсы напряжения и воздействие плазмы. Загрязнение не помешало покрытию поддерживать свои электроизоляционные свойства. Результаты показывают, что при воздействии плазменных разрядов стеклянный электрический изолятор с керамическим покрытием действует столь же эффективно, как и любой сплошной керамический электрический изолятор; однако себестоимость изготовления большого стеклянного изолятора с керамическим покрытием ожидается намного меньшей себестоимости изготовления большого сплошного керамического (из оксида алюминия) изолятора.
В испытаниях, проведенных с непокрытым стеклянным электрическим изолятором (см. фиг. 4), в которых непокрытая сторона электрического изолятора 20 была обращена к вакуумной и плазменной среде, воздействие плазмы вызвало растрескивание поверхности, что снизило способность непокрытого стеклянного электрического изолятора выдерживать напряжение между электродами, приведя в результате к трещинам 30 в объемном материале и утечке вакуума через непокрытый стеклянный электрический изолятор.
Кроме того, покрытие было нанесено на стеклянную подложку, выполненную по форме как удлиненный стержень и испытанную. Один электрод был зажат на одном конце покрытого стеклянного стержня, а другой на противоположном конце стеклянного стержня. Сборка электродов с изолятором между ними была помещена в вакуумную камеру, и между электродами было приложено напряжение (около 30 кВ). Для инициирования пробоя между электродами и возбуждения плазмы в вакуумную камеру был введен газообразный гелий. По окружности стеклянного стержня было нанесено керамическое покрытие, образовавшее слой покрытия на передней поверхности изолятора. В испытаниях, проведенных с покрытыми стеклянными стержневыми изоляторами, изоляторы были способными выдерживать повторяющиеся пробои без значительного повреждения или потери способности выдерживать напряжение.
В настоящем документе показаны и описаны конкретные элементы, варианты осуществления и случаи применения, однако понятно, что объем настоящего изобретения ими не ограничивается, поскольку в пределах объема настоящего изобретения специалисты в данной области техники могут внести изменения, особенно в свете вышеописанных идей. Так, например, в любом способе или процессе, описанном в настоящем документе, действия или операции, составляющие этот способ/процесс, могут выполняться в любой подходящей последовательности и не обязательно ограничиваются какой-либо конкретной раскрытой последовательностью. В разных вариантах осуществления элементы и компоненты могут конструктивно исполняться или располагаться иным образом, объединяться и/или исключаться. Различные признаки и процессы, описанные выше, могут использоваться независимо друг от друга или могут различными путями объединяться. Все возможные комбинации и подкомбинации, как предполагается, находятся в пределах объема настоящего изобретения. Ссылки по всему тексту настоящего описания на «некоторые варианты осуществления», «вариант осуществления» и т.п. означают, что конкретные признак, конструкция, структура, стадия, процесс или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления, включены в по меньшей мере один вариант осуществления. Таким образом, появления по всему тексту настоящего описания выражений «согласно некоторым вариантам осуществления», «согласно одному варианту осуществления» и т.п. не обязательно все относятся к одному и тому же варианту осуществления и могут относиться к одному или нескольким одинаковым или разным вариантам осуществления. Отвечающие требованию патентоспособности «новизна» способы и системы, описанные в настоящем документе, могут реализовываться в самых разных иных формах. Кроме того, в пределах сущности изобретений, описанных в настоящем документе, возможны различные исключения, добавления, замены, эквиваленты, перекомпоновки и изменения формы вариантов осуществления, описанных в настоящем документе.
В соответствующих случаях описаны различные аспекты и преимущества вариантов осуществления. Следует понимать, что вовсе необязательно, что все эти аспекты или преимущества могут быть достигнуты в любом конкретном варианте осуществления. Так, например, следует понимать, что различные варианты осуществления могут реализовываться так, что достигается или оптимизируется одно преимущество или группа преимуществ, описанных в настоящем документе, без необходимости достижения других аспектов или преимуществ, которые могут описываться или предполагаться в настоящем документе.
Условный язык, используемый в тексте настоящего описания, такой как среди прочего «может», «мог», мог бы», «могут», «например» и т.п., если конкретно не указано иначе, или иного не требует контекст, обычно предназначен передать, что определенные варианты осуществления включают, в то время как другие варианты осуществления не включают определенные признаки, элементы и/или стадии. Таким образом, этот условный язык обычно не предназначен подразумевать, что признаки, элементы и/или стадии каким-либо образом требуются для одного или нескольких вариантов осуществления, или что один или несколько вариантов осуществления обязательно включают логику для определения с вводом или подсказкой оператора или без них - включены ли эти признаки, элементы и/или стадии или должны ли выполняться в каким-либо конкретном варианте осуществления. Ни один отдельный признак или группа признаков не требуется и не является непременным (непременной) для любого конкретного варианта осуществления. Термины «содержащий», «включающий», «имеющий» и т.п. являются синонимами и используются во включающем смысле, в неограничивающей форме и не исключают дополнительные элементы, признаки, действия, операции и т.д. Кроме того, союз «или» используется в своем более широком, включающем смысле (а не в своем исключающем смысле), так что при использовании, например, в перечне элементов союз «или» означает один, некоторые или все элементы в этом перечне.
Иллюстративные расчеты, модели, результаты, графики, значения и параметры вариантов осуществления, описанных в настоящем документе, предназначены для иллюстрации, а не для ограничения раскрытых вариантов осуществления. Другие варианты могут конструктивно исполняться и/или использоваться иначе, чем в иллюстративных примерах, описанных в настоящем документе.

Claims (28)

1. Совместимый с вакуумом электрический изолятор, содержащий:
электрически изолирующую стеклянную подложку, имеющую по меньшей мере одну переднюю поверхность с по меньшей мере частью, открытой воздействию ионизированной плазмы, и
электрически изолирующий керамический слой плазменного напыления, непосредственно покрывающий по меньшей мере одну часть по меньшей мере одной передней поверхности стеклянной подложки.
2. Электрический изолятор по п. 1, в котором стеклянная подложка включает в себя один кусок стекла.
3. Электрический изолятор по п. 2, в котором стеклянная подложка является круглой и имеет диаметр по меньшей мере 1 м.
4. Электрический изолятор по п. 3, в котором стеклянная подложка представляет собой круглый диск, имеющий центральное отверстие для приема электрода и дополнительно содержащий непокрытую внутреннюю область стеклянной подложки вокруг ее центрального отверстия и непокрытую наружную область стеклянной подложки вокруг ее наружной окружности.
5. Электрический изолятор по п. 4, дополнительно содержащий внутреннее и наружное уплотнения для текучей среды, посаженные на непокрытой внутренней области и непокрытой наружной области соответственно.
6. Электрический изолятор по п. 1, в котором стеклянная подложка состоит из боросиликатного стекла.
7. Электрический изолятор по п. 1, в котором керамический слой состоит из материала, выбранного из группы, состоящей из оксида иттрия и оксида алюминия.
8. Электрический изолятор по п. 7, в котором толщина керамического слоя из оксида алюминия составляет 10-200 мкм.
9. Электрический изолятор по п. 1, в котором по меньшей мере одна передняя поверхность содержит несколько частей, открытых воздействию ионизированной плазмы и покрытых покрытием в виде керамического слоя и перемежающихся по меньшей мере одной непокрытой частью.
10. Электрический изолятор по п. 1, в котором по меньшей мере одна передняя поверхность стеклянной подложки содержит складки, причем указанные складки по размерам и исполнению предназначены для компенсации разницы коэффициента теплового расширения стеклянной подложки и коэффициента теплового расширения керамического слоя покрытия.
11. Электрический изолятор по п. 1, в котором электрически изолирующая стеклянная подложка дополнительно открыта воздействию заряженных частиц.
12. Электрический изолятор по п. 1, в котором электрически изолирующая стеклянная подложка дополнительно открыта воздействию фотонов высокой энергии.
13. Система возбуждения плазмы, содержащая:
вакуумный сосуд;
первый электрод и второй электрод, вмонтированные в вакуумный сосуд и разнесенные для образования между ними промежутка, причем система возбуждения плазмы действует для прикладывания напряжения между первым и вторым электродами; и
электрический изолятор, установленный между этими двумя электродами, причем электрический изолятор содержит электрически изолирующую стеклянную подложку с по меньшей мере одной передней поверхностью с по меньшей мере частью, открытой воздействию плазмы внутри вакуумного сосуда, и электрически изолирующий керамический слой плазменного напыления, непосредственно покрывающий по меньшей мере одну часть по меньшей мере одной передней поверхности и способный поддерживать напряжение в вакууме.
14. Система возбуждения плазмы по п. 13, в которой стеклянная подложка включает в себя один кусок стекла.
15. Система возбуждения плазмы по п. 13, в которой стеклянная подложка является круглой и имеет диаметр по меньшей мере 1 м.
16. Система возбуждения плазмы по п. 15, в которой стеклянная подложка представляет собой круглый диск, имеющий центральное отверстие для приема первого электрода и дополнительно содержащий непокрытую внутреннюю область стеклянной подложки вокруг ее центрального отверстия и непокрытую наружную область стеклянной подложки вокруг ее наружной окружности.
17. Система возбуждения плазмы по п. 16, в которой второй электрод является трубчатым и окружает электрический изолятор, а электрический изолятор дополнительно содержит внутреннее и наружное уплотнения, посаженные на непокрытой внутренней области и непокрытой наружной области соответственно, так что между электрическим изолятором и первым и вторым электродами создаются уплотнения для текучей среды.
18. Система возбуждения плазмы по п. 13, в которой стеклянная подложка состоит из боросиликатного стекла.
19. Система возбуждения плазмы по п. 13, в которой керамический слой состоит из материала, выбранного из группы, состоящей из оксида иттрия и оксида алюминия.
20. Система возбуждения плазмы по п. 19, в которой толщина керамического слоя из оксида алюминия составляет 10-200 мкм.
21. Система возбуждения плазмы по п. 13, в которой по меньшей мере одна передняя поверхность содержит несколько частей, открытых воздействию плазмы и покрытых покрытием в виде керамического слоя и перемежающихся по меньшей мере одной непокрытой частью.
22. Система возбуждения плазмы по п. 13, в которой электрически изолирующая стеклянная подложка дополнительно открыта воздействию заряженных частиц.
23. Система возбуждения плазмы по п. 13, в которой электрически изолирующая стеклянная подложка дополнительно открыта воздействию фотонов высокой энергии.
RU2020101355A 2017-06-20 2018-05-22 Совместимый с вакуумом электрический изолятор RU2765147C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762522268P 2017-06-20 2017-06-20
US62/522,268 2017-06-20
PCT/CA2018/050595 WO2018232495A1 (en) 2017-06-20 2018-05-22 ELECTRIC INSULATION COMPATIBLE WITH THE EMPTY

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020101355A3 RU2020101355A3 (ru) 2021-07-20
RU2020101355A RU2020101355A (ru) 2021-07-20
RU2765147C2 true RU2765147C2 (ru) 2022-01-26

Family

ID=64735458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020101355A RU2765147C2 (ru) 2017-06-20 2018-05-22 Совместимый с вакуумом электрический изолятор

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11066327B2 (ru)
EP (1) EP3642852B1 (ru)
JP (1) JP2020524877A (ru)
KR (1) KR102170135B1 (ru)
CN (1) CN110770852A (ru)
BR (1) BR112019026983B1 (ru)
CA (1) CA3067260A1 (ru)
RU (1) RU2765147C2 (ru)
WO (1) WO2018232495A1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3067260A1 (en) * 2017-06-20 2018-12-27 General Fusion Inc. Vacuum compatible electrical insulator
KR102189671B1 (ko) * 2019-06-25 2020-12-11 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 반도체 공정 부품 제조 방법
IL269739B2 (en) * 2019-09-26 2024-05-01 Rafael Advanced Defense Systems Ltd Dielectric High Gradient Insulator and Manufacturing Method
KR102521031B1 (ko) * 2021-01-26 2023-04-12 주식회사 제이시스메디칼 충격파를 이용한 수중방전 기반의 무침 주사기

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2145748C1 (ru) * 1998-12-03 2000-02-20 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Импульсная трубка
US20030020407A1 (en) * 2001-07-30 2003-01-30 Patent-Treuhand-Gesellschaft Fur Elektrische Gluhl Discharge vessel with excimer fill, and associated discharge lamp
US20040229444A1 (en) * 2003-02-18 2004-11-18 Couillard James G. Glass-based SOI structures
US20080029032A1 (en) * 2006-08-01 2008-02-07 Sun Jennifer Y Substrate support with protective layer for plasma resistance
RU2332522C2 (ru) * 2002-08-02 2008-08-27 Зм Инновейтив Пропертиз Компани Плазменное напыление
RU2418339C1 (ru) * 2010-01-28 2011-05-10 Виктор Дмитриевич Бочков Высоковольтный электронный прибор
US8344627B1 (en) * 2005-05-02 2013-01-01 International Technology Center Pulsed dielectric barrier discharge

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2974051A (en) * 1954-11-09 1961-03-07 Dwight G Moore Protectively coated metal article and processes
US3462982A (en) 1967-06-05 1969-08-26 William A Moore Automotive antitheft device
US5053283A (en) * 1988-12-23 1991-10-01 Spectrol Electronics Corporation Thick film ink composition
US5119063A (en) * 1990-12-19 1992-06-02 United Technologies Corporation Variable power resistor
JP3413661B2 (ja) * 1991-08-20 2003-06-03 株式会社ブリヂストン 表面処理方法及びその装置
GB2259185B (en) 1991-08-20 1995-08-16 Bridgestone Corp Method and apparatus for surface treatment
US6331194B1 (en) * 1996-06-25 2001-12-18 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Process for manufacturing hollow fused-silica insulator cylinder
SE510064C2 (sv) 1997-08-27 1999-04-12 Asea Brown Boveri Förfarande och anordning för framställning av elektrisk isolator med skruv- eller spiralformad beläggning
US6014397A (en) * 1998-06-02 2000-01-11 Cymer, Inc. Laser chamber incorporating ceramic insulators coated with dielectric material
CA2499559A1 (en) * 2002-10-03 2004-04-15 Alberta Research Council Inc. Protective ceramic coating
FR2851686B1 (fr) * 2003-02-25 2006-03-03 Cit Alcatel Isolateur electrique
KR101395393B1 (ko) * 2006-02-23 2014-05-15 피코데온 리미티드 오와이 금속 기재 상의 코팅 및 코팅된 금속 제품
JP2010514936A (ja) * 2006-12-28 2010-05-06 エクスアテック、エル.エル.シー. コーティングを安定化させるための方法及び装置
KR20110037282A (ko) * 2009-10-06 2011-04-13 (주)티티에스 기판 처리 장치용 부재 및 이의 제조 방법 및 기판 처리 장치
CA3067260A1 (en) * 2017-06-20 2018-12-27 General Fusion Inc. Vacuum compatible electrical insulator
EP3853872A4 (en) * 2018-09-19 2022-06-15 O'Connor, Kevin Andrew DIELECTRIC STRUCTURES FOR ELECTRICAL INSULATION WITH VACUUM OR GAS

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2145748C1 (ru) * 1998-12-03 2000-02-20 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Импульсная трубка
US20030020407A1 (en) * 2001-07-30 2003-01-30 Patent-Treuhand-Gesellschaft Fur Elektrische Gluhl Discharge vessel with excimer fill, and associated discharge lamp
RU2332522C2 (ru) * 2002-08-02 2008-08-27 Зм Инновейтив Пропертиз Компани Плазменное напыление
US20040229444A1 (en) * 2003-02-18 2004-11-18 Couillard James G. Glass-based SOI structures
US8344627B1 (en) * 2005-05-02 2013-01-01 International Technology Center Pulsed dielectric barrier discharge
US20080029032A1 (en) * 2006-08-01 2008-02-07 Sun Jennifer Y Substrate support with protective layer for plasma resistance
RU2418339C1 (ru) * 2010-01-28 2011-05-10 Виктор Дмитриевич Бочков Высоковольтный электронный прибор

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018232495A1 (en) 2018-12-27
RU2020101355A3 (ru) 2021-07-20
CA3067260A1 (en) 2018-12-27
BR112019026983B1 (pt) 2022-02-01
RU2020101355A (ru) 2021-07-20
EP3642852A4 (en) 2021-03-24
EP3642852B1 (en) 2024-05-08
BR112019026983A2 (pt) 2020-06-30
JP2020524877A (ja) 2020-08-20
KR102170135B1 (ko) 2020-10-27
EP3642852A1 (en) 2020-04-29
CN110770852A (zh) 2020-02-07
US20200231492A1 (en) 2020-07-23
US11066327B2 (en) 2021-07-20
KR20200020815A (ko) 2020-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2765147C2 (ru) Совместимый с вакуумом электрический изолятор
US20100193130A1 (en) Plasma processing apparatus
US7236569B2 (en) X-ray tube
JP5921153B2 (ja) 放射線発生管および放射線発生装置
US9078336B2 (en) Radio-frequency antenna unit and plasma processing apparatus
JP2013101879A5 (ru)
CN104217913A (zh) 绝缘结构及绝缘方法
JP5599889B2 (ja) 高電圧遮蔽配置
US11990360B2 (en) Electrostatic chuck (ESC) pedestal voltage isolation
TWI517243B (zh) 電漿處理裝置
JPH10168565A (ja) イオン化pvd装置および半導体装置の製造方法
KR102623907B1 (ko) 고전압 진공 피드스루
US8735866B2 (en) High-voltage electronic device
US3595775A (en) Sputtering apparatus with sealed cathode-shield chamber
US3355614A (en) High voltage beam tube having spark inhibiting contacting surfaces
CN111584334A (zh) 用于离子注入装置的绝缘结构
KR102456573B1 (ko) 초소형 엑스선발생장치의 엑스선헤드의 쉴드형성 방법
KR102456575B1 (ko) 무기절연체를 봉입한 초소형 엑스선헤드
Bommakanti et al. Analysis and design of a traveling wave tube feedthrough
Poelker et al. Ongoing efforts to construct a 350 kV dc high voltage photogun with inverted insulator geometry
Maffei et al. High voltage breakdown across insulator surfaces in the space environment
TW202036650A (zh) 形成在用於電漿處理腔室的靜電吸盤中的接地電極
JP2020068129A (ja) 真空バルブ
JPH03280330A (ja) 低融点ガラスの耐電圧検査方法