Способ возбуждения газового разряда и разрядная камера

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4944591/25 (22) 13.06.91 (46) 30.1093 Бюл. Ма 39-40 (71) Казанский авиационный институт имАН. Туполева (72) Галеев И.Г„Тимеркаев БА; Асадуллин Т.Я:, Фахрутдинов ИХ (73) Галеев Ильгиз Гатуфович; Тимеркаев Борис

Ахунович; Асадуллин Тимур Ясавиевич: Фахрутдинов

Ирек Хайруллович (54) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГАЗОВОГО РАЗРЯДА И РАЗРЯДНАЯ КАМЕРА (57) Использование: лазерная техника Сущность изобретения способ включает подачу напряжения щ RÖ (1Ц 2002345 Cl . (51) 5 Н01$3 03 на анод и охлаждение секционированного катода, прокачку рабочего газа и перераспределение тока на катоде. при этом осуществляют изменение площади рабочей поверхности каждой катодной секции путем нанесения прерывистого диэлектрического покрытия. достигая распределения максимального тока устойчивого разряда по всей ра6очей поверхности каждой катодной секции. В разрядной камере на каждую катодную секцию нанесено прерывистое диэлектрическое покрытие при определенном соотношении непокрытой и общей площадей поверхности катодной секции. 2 сп. флы,2 ил., 2002345

Изобретение относится к лазерной тех- цию нанесено прерывистое диэлектриченике, плазмохимии и прикладной газовой ское покрытие при соотношении площадей электронике, может быть использовано в Ям/Sc < 0,5, где SM — площадь непокрытой электроразрядных лазерах с поперечным металлической поверхности, например, в разрядом, в генераторах низкотемператур- 5 виде сетки; Sc — общая площадь поверхноной плазмы. сти катодной секции со стороны разряда.

Известен способ организации газового Разряд на катоде сжат в катодное пятразряда и устройство для его осуществле- но, размеры которого меньше размеров пония между сплошными протяженными ано- ложительного столба разряда, Вследствие дом и катодом с прокачкой рабочего газа. "0 этого наблюдается значительная неодноНедостатком данного способа является то, родность разряда в направлении от катода что при повышенных давлениях Р > 5 Торр к положительному столбу, В прикатодной разряд у катода сжимается, ток течет не области происходит значительное тепловычерез всю поверхность катода, а через одну деление, создающее благоприятные услоограниченную область катодного пятна, B "5 вия для развития неустойчивости разряда, В этой области наблюдаются высокие значе- предложенном способе площадь каждой ния плотности тока, напряженности элект- секции катода может значительно превырического поля, значительное шать площадь рабочей поверхности. В этом тепловыделение, соответственно здесь воз- случае эффективная площадь, через котоникают благоприятные условия для разви- 20 рую течет ток на каждую секцию катода, тия ионизационно-перегревных намного превышает площадь, через котонеустойчивостей разряда. рую течет тот же ток на непокрытую металНаиболее близким кизобретению явля- лическую поверхность. При этом средняя ется способ организации газового разряда эффективная плотность тока на секцию каи разрядная камера для его осуществления, 25 тода оказывается значительно меньше, сов которых осуществляют перераспределе- ответственно тепловыделение ние тока вдоль катода путем его секциони- растягивается вдоль поверхности катодной рования и r:одключения к источнику секции, и среднее значение его также знанапряжения каждой секции катода через чительно меньше, Тепловой поток, распреиндивидуальные сопротивления. Однако 30 деленный на большую поверхность секции, для создания высокой однородности разря- более эффективно отводится за счет охлажда в прикатодной области требуется очень дения. В результате ухудшаются условия частое секционирование катода, создаю- возникновения неустойчивости разряда, пс1цее значительные технические трудности. вышается его однородность.

Из-за малости размеров катодных секций и 35 Выбор диапазона соотношения площазначительного тепловыделения в прикатод- дей SM /Sc < 0,5 обусловлен тем, что при ных областях затруднено эффективное ох- Ям /$с = 0,5, проведенные эксперименты лаждение электродного узла, В показали незначительность эффекта. лрикатодных областях вследствие перегре- Предлагаемый способ возбуждения гава инициируются неустойчивости разряда. 40 зового разряда в потоке может быть реалиЦель изобретения - повышение одно- зован с помощью разрядной камеры, родности и устойчивости газового разряда в показанной на фиг.1, поперечном потоке газа. Анод 1 разрядной камеры выполнен

Поставленная цель достигается тем, что сплошным, заделан заподлицо в диэлектрипо предлагаемому способу, включающему 45 ческую стенку 2. Секционированный катод подачу напряжения на анод и охлаждаемый расположен между диэлектрическими пласекционированный катод, прокачку рабоче- стинами 3, Катодные секции 4, разделенные го газа, перераспределение тока на катоде, диэлектриком 5, через балластные сопроизменяют площадь рабочей поверхности тивления R подключены к отрицательному каждой катодной секции путем нанесения 50 полюсу источника питания, Разрядная капрерывистого диэлектрического покрытия, мера подключена к системам прокачки газа достигая распределения максимального то- и воды для .охлаждения катодных секций ка устойчивого разряда по всей рабочей по- (стрелки A и Б}. верхности каждой катодной секции, На фиг.2 изображена катодная секция

Кроме того. цель достигается тем, что в 55 со стороны разрядной области. На металлиразрядной камере. содержащей анод, сек- ческую подложку нанесено покрытие из диционированный охлаждаемый катод, диэ- электрика в виде квадратиков б. лектрический корпус, подключенные Оставшаяся открытая металлическая поверсистемы электропитания, охлаждения като- хность образует сетку 7, причем Я„ /Я, < да, прокачки газа, на каждую катодную сек- <0,5, где Бм — площадь непокрытой металли2002345 ческой поверхности; Sc — общая площадь поверхности каждой секции со стороны разряда.

Данный способ осуществляется следующим образом, Через разрядную камеру подают газ, включают охлаждение водой катодных секций 4, подают напряжение на электроды 1, 4, измеряют максимальные токи устойчивого разряда на каждую катодную секцию, Далее определяют катодные секции 4, на которых сетки 7 не полностью покрыты разрядом, выключают установку.

На упомянутые выше катодные секции 4 заново наносят прерывистые покрытия из диэлектрика так, чтобы рабочая площадь сетки. была уменьшена. После этого процедуру включения разрядной камеры повторяют, добиваясь того момента, чтобы разряд полностью покрывал рабочие поверхности на всех катодных секциях, Разряд в результате квазинепрерывно распределяется вдоль всей поверхности катодного узла. Средняя плотность тока и тепловыделение вдоль этой поверхности может быть уменьшена более, чем на порядок.

Формула изобретения

1. Способ возбуждения газового разряда, включающий подачу напряжения на анод и катодные секции, охлаждение катодных секций с диэлектрическим покрытием, прокачку рабочего газа, перераспределение тока на катоде, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности и устойчивости газового разряда, изменяют площадь рабочей поверхности каждой катодной секции путем нанесения прерывистого диэлектрического покрытия, достигая распределения максимального тока устойчивого разряда по всей рабочей поверхности каждой катодной секции.

Проведены эксперименты на разрядной камере со следующими параметрами: входное поперечное сечение разрядной камеры

5 х 5 см, расход газа 3,4 г/с, давление газа

5 38 Торр, прокачиваемый газ — воздух, непокрытая металлическая поверхность на каждой катодной секции образовывала сетку с размером ячейки 5 х 5 мм, отношение площадей S> /Sc при максимальном токе на

10 секцию 0,1 А составило 0.09. Однородность и устойчивость разряда при этом существенно повысилась. Объемный удельный энерговклад достиг 6,8 Вт/см . Предельный энерговклад по сравнению с разрядной ка15 мерой с непокрытыми диэлектриком катодными секциями возрос более, чем в 2,5 раза. (56) Карнюшин В.Н. и др. Макроскопиче20 ские и молекулярные процессы в газовых лазерах. M.: Атомиздат. 1980, с. 510.

Райзер l0.П. Основы современной физики газоразрядных процессов. M„ Наука, 25 1981, с. 145, 191.

2. Разрядная камера, содержащая анод. катодные секции с диэлектрическим покрытием, помещенные в диэлектрический корпус, а также системы электропитания, охлаждения катодных секций и прокачки газа, отличающаяся тем, что, с целью повышения однородности и устойчивости газово о разряда, диэлектрическое покрытие каждой катодной секции выполнено прерывистым при соотношении площадей

$м!Яс < 0,5, 40 где S< — площадь непокрытой металлической поверхности катодной секции;

Si - общая площадь поверхности катодной секции со стороны разряда.

2002345

Уд

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101

Редактор Т. Рыбалова

Заказ 3176

Составитель И. Голеев

Техред M.Mîðlåíòàë Корректор О. Густи,Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб.. 4/5