Метод на запалване на вакуумна дъга
НА АВТОРСКИ ЛИЦЕНЗ
Република (11) 550943 (61) Допълнително изд. сертификат (22) Заявен на 18.08.75 г. (21) 2166629/25 с приложение на заявление № (23) Приоритет
И. И. Аксенов, В. А. Белоус, В. Г. Падалка и А. А. Романов (73) Заявител (54) МЕТОД ЗА ЗАПАЛВАНЕ НА ВАКУУМНА ДЪГА
Изобретението се отнася до методи за запалване на вакуумна дъга в йонни устройства с твърд студен катод за превключване на големи импулсни токове, в електродъгови метални изпарители и в метални източници на плазма.
Известни методи за запалване на вакуумна дъга, базирани на възбуждането на ay-. gi чрез разрушаване на спомагателния искров разряд, с диелектрик или прекъсване на контакта между катода и спомагателния. затворен електрод 11). Известните методи не осигуряват надеждността и дълготрайността, изисквани от устройствата за запалване. Това се обяснява с факта, че за да се реализират известните методи на запалване, устройствата трябва да бъдат разположени директно върху работната повърхност на катода, където са подложени на силно разрушително действие на мощна импулсна или стационарна дъга. Известни са безконтактни методи за запалване на дъга; Ключът е, че струя достатъчно плътна плазма се насочва от инжектора към работната повърхност на катода (21.
По този начин обаче е необходимо инжекторът да се ориентира по такъв начин, че epo BblxoA o6pBH1 да стане към работната повърхност на катода, което от своя страна води до факта, че при условия на стационарен дъгов разряд . изолаторите и изходът на инжектора бързо се обрастват с кондензиращ катоден метал. В резултат на това работата на инжектора, а оттам и запалването на дъгата става ненадеждна.
Известни методи за запалване на вакуумна дъга, при които възбужданетоКатодното петно се получава чрез подаване на плазмена струя към неработната повърхност на катода и стартовата дъга се запалва между тази повърхност и запалващия електрод с последващ преход на разряда в работната междина поради ускорението на плазмата в етапа на изгаряне на стартовата дъга $3), Този метод намира приложение в импулсни плазмени ускорители с високо напрежение на анода и течен метал
550O ким,. или лесно изгарящ катод.
Що се отнася до устройствата с катоди от твърди и огнеупорни метали при условия, когато напрежението на анода в момента на запалване е ниско (от порядъка на няколко десетки волта, това е типично за електродъгови изпарители и стационарни източници на метална плазма), в този случай запалването на дъгата по този метод е практически невъзможно.
За стабилно възбуждане на катодното петно при такива условия енергетиката на плазмените снопове трябва да бъде толкова висока (от порядъка на килоджаул), че дори формирането на самите снопове да се превърне в самостоятелен доста сложен проблем.
За да се увеличи надеждността на запалване на вакуумна дъга с помощта на плазмена струя, когато се използват катоди, изработени от твърди огнеупорни метали, началният ток на дъгата се увеличава до ниво, надвишаващо работния ток на дъгата, и се прилага външен магнитен пръстен за преместване на катодното петно към работната повърхност на катода.
Плазмената струя се насочва към неработната повърхност на катода, в която първо се създава електрическо поле с интензитет, превишаващ напрегнатостта на полето на работната повърхност.Така възбуденото катодно петно се премества с помощта на магнитно поле към работната повърхност на катода.
За времетраенето на споменатото движение токът на място се увеличава до ниво, надвишаващо работния ток на дъгата.
, Иницииране на плазмено катодно петносъсирекът се появява с толкова по-голяма вероятност, колкото по-висок е интензитетът на електрическия Юл в разрядната междина. Че,. Интензитетът, който съществува в изпарителите при големи междуелектронни разстояния и ниски напрежения на източника на енергия (десетки волта), се оказва недостатъчен за стабилно запалване на петно от плазмен куп по обичайния начин. Локално усилване на полето без промяна на условията в основната разрядна междина може да се получи, например, с помощта на специален електрод от тип 50, който е под анодния потенциал, но разположен на много по-близко разстояние от анода (1-2 mm).
Целесъобразно е атомният електрод да се постави извън работната повърхност на катода, тъй като това позволява да се ориентира плазменият инжектор така, че материалът на разяждащия катод да не попада върху него. , Организирани по този начин условия f 3
4 осигуряват достатъчно висока вероятност за възбуждане на катодно петно при умерени енергии на плазмени снопове.
Но за запалване на разряда между катода и анода е необходимо петното да се премести към работната повърхност на катода с помощта на външно магнитно поле. например с помощта на кондензатор, предварително зареден от източник на захранване.
С увеличаване на тока през катодното петно, процесът на преместване на петното към работната повърхност също се ускорява поради неговото смачкване. Вторичните петна, образувани в резултат на смачкване, се отблъскват, докато някои от тяхнеизбежно попада върху работната повърхност на катода и служи като иницииращ старт за основния дъгов разряд.
На катоди от мед, титан и молибден в експериментално устройство, проектирано. баня, като се вземат предвид горните принципи, дъгата се запалва надеждно при разход на енергия за образуване на запалващ плазмен куп, равен приблизително
30 J, докато не е възможно да се запали дъгата по обичайния начин при същите условия при енергия на купа от 12001500 J, когато атомното електрическо поле, усилено с помощта на допълнителен електрод в зоната, покриваща работната повърхност на катода съгласно примера, е 400 V/cm, токът през петното по време на периода на дрейф от мястото на иницииране към работната повърхност е равен на yasya
8OO-1500 A при анодно напрежение
65 V и работен ток на дъгата 130 A.
По този начин предлаганият метод позволява при относително ниски енергийни разходи за образуване на плазмен куп да запали дъга във вакуум върху твърди катоди, включително катоди и огнеупорни метали, при условия на ниско захранващо напрежение на дъгата. формула на изобретението
Метод за запалване на вакуумна дъга чрез възбуждане на катодно петно чрез подаване на плазмена струя към неработната повърхност на катода и запалване на стартовата ауS5O9 gy между неработната повърхност на катода и запалителния електрод, характеризиращ се с това, че за да се увеличи надеждността на запалването, токът на стартовата дъга се увеличава до ниво, надвишаващо работния ток на дъгата, и външно магнитно поле се прилага за преместване на катодното петно към работната повърхност на катода информация, взета предвид по време на изследването:
1. Кесаев И. Г. Катодни процеси на електрическа дъга, М., Наука, 1968.
2. Беляев В. Б. и др.. Възбуждане на катодно петно върху живачен електродконцентрирана плазма, "Електронна техника, серия 3, № 2 (18), стр. 45-51, 1970 г.
3. Лесневски Л. Н. и др.. Влияние на местоположението на плазмените източници върху разпределението на магнитните полета и токове в канала на ускорителя, Доклади на 2-ра Всесъюзна конференция по плазмени ускорители., Минск, стр. 4.1-42, 1974 г.
Съставител Б. Обухов
Редактор Е. Месропова Текред А. Алатирев Коректор 4. Веселовская
Поръчка 4413/1 Gra 960 Подпис
УХХХХХ Държавен комитет на Министерския съвет на СССР за изобретения и открития
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Клон PPP Патент, Ужгород, ул. Дизайн, 4