SU813536A1 - Газоразр дный источник электро-HOB - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к газоразр дным электронным приборам, конкретно, к газоразр дным источникам электронов, формирующих интенсивные электронные потоки, примен емые в основном дл  проведени  электронной обработки материалов при электроннолучевой сварке, плавке, испарении , размерной обработке, ггайке, отжиге и других технологических операций.

Известны газоразр дные источники элект ронов, которые содержат вогнутый холодный катод, разделительный высоковольтный изол тор , цилиндрический корпус с конусным перфорированным анодом, обращенным основанием конуса к катоду, лучевод с магнитной фокусирующей системой и систему подачи газа 1.

Недостатком известных источников электронов  вл етс  их короткофокусность и сравнительно большой угол сходимости электронного луча, что обусловлено большой поверхностью вогнутого катода и выпуклой формой прианодной плазмы.

Наиболее близким техническим решением йвл етс  газоразр дный источник электронов , содержащий холодный катод с выступающей цилиндрической частью, анод и раздел ющий их изол тор.

В этом источнике электронов фокусировка пучка осуществл етс  за счет цилиндрической части развитого катода 2.

Однако и в этом источнике про вл етс  короткофокусность пучка, с вытекающими из этого недостатками, св занными с узким диапазоном рабочего тока.

Цель изобретени  - расширение диапазона по току пучка и повышение ресурса источника путем повышени  качества фокусировки электронного -ручка.

Эта цель достигаетс  тем, что центральна  часть катода выполнена выпуклой в сторону пучка, анод представл ет собой

полый усеченный конус, обращенный вершиной к катоду, при этом между размерами электродной системы выполн ютс  соотношени :

,

0,

0.1$

20

Claims (1)

1. где 8 - высота цилиндрической части катода; DH - диаметр цилиндрической части катода; dK.- диаметр выпуклой части катода; dfl-диаметр отверсти  в вершине конуса; Л - длина свободного пробега ионов в плазме; ёцд- рассто ние между вершиной выпуклой части катода и анодом , где рдо-давление газа; Qto- сечениевза имодействи  электронов с частицами плазмы. На фиг. 1 изображена конструкци  источника; на фиг. 2 - форма границы плазмы в полости анода. Газоразр дный источник электронов содержит холодный катод 1, имеюш,ий цилиндрическую 2 и выпуклую 3 части. Анод 4 выполнен в виде усеченного полого конуса. Анод 4 и катод 1 разделены изол тором 5, образующим газоразр дную камеру 6. Рабочий газ подаетс  через анод 4 с помощью капилл ра 7. На чертеже показаны также электронный пучок 8 и граница плазмы 9. Источник электронов работает следующим образом. С помощью вакуумной системы в газоразр дном источнике получают рабочее давление газа ( торр), подаваемого от натекател  через капилл р 7, и включают систему вод ного охлаждени . При подаче на катод 1 высокого отрицательного потенциала (30 кВ) относительно заземленного анода 4, между ними зажимаетс  высоковольтный тлеющий разр д, в котором образуетс  прианодна  плазма 9. Образующиес  в ней ионы выбивают электроны с поверхности холодного катода 1, образу  электронный поток 8. Выпукла  центральна  часть 3 холодного катода и конусный анод 4, обращенный вершиной к катоду, обеспечивают образование вогнутой границы прианодной плазмы 9 (фиг. 2) и формирование электронного луча 8 с малым углом сходимости на выходе анода 4. Вогнута  форма прианодной плазмы и рассто ние между катодом и анодом должны быть выбраны в соответствии со следующими соотношени ми S п 1 ( 1); « 0,4-1 (2); тч - J - 1г 01-1 (3); . (4), где 8 - высота цилиндрической части каDK - диаметр цилиндрической части катода; dn-диаметр выпуклой части катода; ёд- диаметр отверсти  в вершине анода; Л - длина свободного пробега ионов плазмы; d j-рассто ние между вершиной выпуклой части катода и анодом. I L -гг-- - критерии долговечности, в котором рдо-давление газа; Qco- сечение взаимодействи  электронов с частицами плазмы. Величина А. определ етс  ро известным., газокинетическим услови м. Критерий Ь может быть рассчитан также по формуле: т /Ipf f/Z. - дЧ где IP-ток разр да газоразр дного источника электронов; tf - заданный срок службы холодного катода; л - отношение длины окружности к ее диаметру; А j tr - посто нна , характеризующа  стрйкость данного материала катода к ионной бомбардировке; jp-средн   плотность тока разр да; tgot - тангенс угла сходимости элект ронного пучка; г - радиус рабочей части катода. Соотношени  (1) и (2) определ ют услови  фокусировки электронного катода, эммитируемого выпуклой частью холодного катода. Соотношение (3) -условие отсутстви  плазмы во входном отверстии конусного анода, частично помещенного в область катодного падени  потенциала ВТР. Основным  вл етс  соотношение (4), которое определ ет положение границы плазмы относительно электродов катода и анода, а также долговечность и угол сходимости электронного луча . В предлагаемой электродной системе электроннооптические характеристики завис т в основном от формы прикатодных электродов и рассто ни  катод-анод, т. е. электронна  оптика получаетс  жесткой, так как вли ние на нее подвижной плазменной границы сведены к минимуму. Этим достигаетс  расширение диапазона изменени  параметров ГРИЭ с сохранением его электроннооптических характеристик. Преимущества данной конструкции заключаютс  в ее длиннофокусности и больщом сроке службы холодного катода, более широком диапазоне рабочих токов луча. Это позвол ет получить остронаправленное воздействие электронного пучка на обрабатываемую деталь. Формула изобретени  Газоразр дный источник электронов, содержащий холодный катод с выступающей цилиндрической частью, анод и раздел ющий их высоковольтный изол тор, отличающийс  тем, что, с целью расщирени  диапазона по току пучка и повышени  ресурса путем повышени  качества фокусировки электронного пучка, центральна  часть катода выполнена выпуклой в сторону пучка.