SU550943A1 - Способ зажигани вакуумной дуги" - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к способам зажиганн  вакуумной дуги в ионных приборах с твердым холодным катодом дл  ком мутации больишх импульсн4,1Х токов, в ; электродуговых испарител х металлов, в источниках металлической плазмы. Известны способы зажигани  вакуумloft дуги, основанные на возбуждении дуги путем пробо  вспомогательного искрового промежутка с диэлектриком или разрывом контакта между катодом и вспомо: гательным электродом l . Известные способы не обеспечивают той надежности и долговечности, которые требуютс  от поджигающих устройств. Это объ сн етс  тем, что дл  реализации известных способов поджигающие устройства необходимо располагать непосредственно на рабочей поверхности катода, где они подверга ютс  сильному разрушительному действию мошной импульсной или стационарной дуги . Известны бесконтактные способы зажигани  ayrBj заключающиес  в том, что на рабочую поверхность катода направл ют из инжектора струю достаточно плотной плазмы 2J. Однако при таком способе необходимо ориентировать инжектор таким Образом, что его выход обращаетс  в сторону рабочей поверхности катода, что,в свсно очередь , ведет к тому, что в услови х стационарного дугового разр да изол торы н выходное отверстие токектора быстро за растают конденсируклднмс  металлом катода . В результате работа инжектора и, следовательно, зажигание дуги станов тс  ненадежными. Известны способы зажигани  вакуумной дуги, в которых возбуждение катодного п тна производ т подачей плаэмевной струи на нерабочую поверхность катода и зажигают стартовую дугу между этой поверхностью и электродом поджига с последук дим переводом разр да в рабочий промежуток за счет ускорени  плазмы в стади  горени  стартовой дуги ДЗ. Этот способ находит п шменен е в импульсных ускорител х плазмы с высоким напр жением иа аноде и жидкометалличеоКИМ ,. либо легко испэр юшимс  катодом.. Что же касаетс  устройств с катодами из твердых и тугоплавких металлов в услови х, когда напр жение на аноде в момент зажигани  невелико (пор дка нес кольких дес тков вольт, это характерно дл  электропуговых испарителей и стационарных источников металлической плазмы ), . то в этом случае зажечь дугу данным способом практически невозможно.

Дл  стабильного возбуждени  катодно- го п тна в таких услови х энерги  плазменных сгустков должна быть столь велика (пор дка килоджоул ), ;что уже формирование самих сгустков превращаетс  в самосто тельную достаточно сложную проблему .

С целью иовышени  надежности зажигани  вакуумной дуги с йомощью плазмеИной струи при использовании латодов из твердых тугоплавких .металлов ток стар- ТОБОЙ дуги увелидавают до уровн , превышающего ток дуги, и налагают внешнее магнитное попе дл  перемещени  катодного п тна на рабочую поверхность катода.

Плазменную струю направл ют на нерабочую поверхность катода, у которой предварительно создают электрическое поле с напр жённостью, .превышающей напр женность пол  у рабочей поверхности, Возбужденное таким образом катодное п тно с помошью магнитного пол  перемещают на рабочую поверхность катода, На врем  указатчого перемещени  ток п тна увеличивают до уровн , превышаюшего рабочий ток дуги.

Инициирование катодного п тна плазмекг Hbbvi сгустком происходит с тем большей веро тностью, чем выше напр женность электрического йол  в разр дном проме- жутке. Toi. напр зкенности, котора  сущесвует в испарител х при больших межэлект родных рассто ни х и низ.кнх напр женй х источника питани  (дес тки вольт), оказываетс  недостаточнодл  устойчивого зажигани  п тна пчазменным сгустком обычным способом. Местное усиление пол  без изменени  условий в основном разр дном промежутке можно получить, например, с помощью специального электрода , наход щегос  под потенциалом анода , но расположенного на гораздо более близком рассто нии, чем анод (1-2 мм).

Размещать этот электрод целесообразно за пределами рабочей поверхности ка-i тода, это позвол ет ориентировать плазменный инжектор так, что на него не попадает материал эродирующего катода. , Организованные таким образом услови 

обеспечивают достаточно большую веро тность возбуждени  катодного п тна при умеренных энерги5гх плазменных сгустков .

Однако дл  зажигани  разр да между катодом и анодом необходимо п тно переместить на рабочую поверхность катода с помощью внещнего магнитного пол .

Дл  того, чтобы в процессе перемещени  катодное п тно в силу своей природной неустойчивости не погасло, в этот период необходимо ток через него увеличить до уровн , превышающего (желательно в несколько раз) минимальное значение тока устойчивого горени  дуги, характерного дл  данного материала катода, что можно сделать, например, с помощью конденсатора, зар жаемого предварительно от источника питани .

При увеличении тока через катодное п тно происходит также ускорение процеоса перемещени  п тна на рабочую поверхность за счет его дроблени . Образова&щиес  в результате дроблени  вторичные п тна отталкиваютс  одно от другого, при этом часть из них неизбежно попадает на рабочую поверхность катода и служит инициирующим началом дл  основного дугового разр да.

На катодах из. меди, титана и молибдена в опытном устройстве, скриструиро-. ванном с учетом изложешшх принципов, дуга надежно зажигаетс  при затратах энергии на формирование поджигающего плазменного Сгустка, равных примерно 30 Дж, в то врем  .как зажечь дугу обы ным способом в тех же услови х не удаетс  даже при энерги х сгустка 12001500 Дж, при этом элeктpичecJcoe поле, усиленное с помощью дотюлнительного электрода в области, охватывак цей рабочую поверхность катода по примеру, coot тавл ет л/ 4 ОО В/см, ток через п тно в период его дрейфа от места инвоинровани  к рабочей поёерхности равн етс  80О-15ОО А при напр жении на аноде 6S В и рабочем токе дуги 130 А.

Claims (3)

1. Таким образом, предлагаемый способ озвол ет при сравнительно небольших энергетических затратах на формирование лазменного сгустка зажигать дугу в ваууме на твердых катодах, в том числе и а катодах из тугоплав.ких металлов в слови х :низкого напр5шенв  питани  дуги. Формула изобретени 

   Способ зажигани  вакуумной дуги возбуждени  катодного п тна подачей лазменной струн на нерабочую поверхость катода и зажигани  стартовой дуэ ги между нерабочей поверхностью катода и электродом поджига, отличающ и и с   тем, что, с целью повышени  надежности зажигани , ток стартовой дуги увеличивают до уровн , превышающего рабочий ток дуги, и налагают внешнее маг-j нитное поле дл  перемещени  катодного п тна на рабочую поверхность катода. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе: 1. Кесаев И. Г. Катодные процессы,д эпектрической дуги, М., Наука, 1968. 55094 3 о
2. 2. Бел ев В. Б, и др. Возбуждение катодного п тна на ртутном электроде концентрированной плазмой, Электронна  техника , сери  3, вып. 2 (18;, с. 45-51, 1970,
3. 3. Лесневский Л. Н. и др. Вли5шие расположени  источников плазкты на распределение магнитных полей и токов в канале ускорител , Материалы 2-й Всесоюзной конференции по плазменным ускорител м; , Минск, с. 4.1-42, 1974.