Получение однородности газового разряда

Авторы патента:

H01J1/50 - Электрические газоразрядные и вакуумные электронные приборы и газоразрядные осветительные лампы (искровые разрядники H01T; дуговые лампы с расходуемыми электродами H05B; ускорители элементарных частиц H05H)

Владельцы патента RU 2474910:

Учреждение Российской академии наук Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) (RU)

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технике газоразрядных приборов. Заявленное изобретение характеризуется использованием шины, имеющей малые индуктивность и электрическое сопротивление и расположенной вблизи объема с газовым разрядом, в качестве источника магнитного поля. Магнитное поле ограничивает движение электрических зарядов поперек электрического поля в разряде, что приводит к однородности тока и ионизированного газа в разряде. Техническим результатом является получение однородного газового разряда, в частности, в молекулярных газах, увеличение тока, проходящего через источник магнитного поля, обеспечение доступности объема разряда во время его горения. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технике газоразрядных приборов.

Известен способ получения пространственно однородного газового разряда, включающий однородную предыонизацию объема газа между электродами разряда, которые имеют форму, позволяющую создать однородное электрическое поле (В.Виттеман "CO₂-лазер" М.: "Мир", с.201-207, 1990 г.). Недостатками этого способа являются необходимость применения устройств для предыонизации газа, имеющих высокую степень однородности ионизации газа по всему объему, специальный профиль электродов разряда, невозможность создать однородный разряд в газовых смесях, содержащих большое количество молекулярных газов.

Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности и достигаемому результату является способ, использующий внутреннее продольное магнитное поле проволочных электрических катушек и расположенных внутри них отдельных проводов для уменьшения количества заряженных частиц, перемещающихся под действием различных сил поперек траекторий движущихся частиц, создающих ток в плазме (Л.A.Арцимович "Элементарная физика плазмы". М.: "Госатомиздат", с.51-52, 1963 г.). Этот способ служит для удержания заряженных частиц или плазмы вдали от стенок разрядных камер. В этом способе используются длинные электрические катушки для создания магнитного поля, которые имеют большую индуктивность, не позволяющую применять их в импульсных устройствах микросекундного диапазона при больших значениях тока разряда. Если используются короткие катушки, то возростает искривление силовых линий магнитного поля, которое появляется также из-за конечности диаметра используемого провода. Катушки имеют значительное электрическое сопротивление, ограничивающее максимальную величину тока, проходящего через них. Они подвержены деформации при больших импульсных токах. В случае применения совместно с поперечными разрядами, диаметр катушек, охватывающих электроды больших размеров, очень велик. Сплошная конструкция катушек, создающих магнитное поле, не позволяет выводить оптическое излучение из объема разряда и использовать плазму разряда. Рассматриваемый способ эффективен только при давлении газа ниже атмосферного, что ограничивает его применение. В этом способе используется плазма, создаваемая вихревым электрическим полем, или ее вводят в область магнитного поля из внешнего источника плазмы, поэтому коллинеарности электрического и магнитного полей не было и она не использовалась. В способе не достигается однородность плотности электрического тока зарядов и ионизированного газа в объеме, поэтому он не может быть применен для ее получения.

В предложенном способе под однородностью разряда понимается отсутствие пространственных неоднородностей тока и концентрации ионизированного газа по сечению разряда поперечному его электрическому полю, которые появляются в результате процессов, происходящих в самом разряде, а не вызываются внешними факторами, поддерживающими разряд (неоднородности внешних полей, предыонизации газа и т.п.).

Изобретение решает следующие задачи: получение однородности газового разряда с помощью магнитного поля и создание магнитного поля устройством, способным пропускать большой ток и не охватывающим электроды и объем разряда. Решение поставленных задач дает возможность использовать разряд для технических применений.

Для решения поставленных задач предложен способ, использующий для создания магнитного поля, близкого к однородному, электрический проводник в виде шины, расположенной вблизи объема, в котором производится газовый разряд. Поставленные задачи решаются, так как неоднородности тока объемных разрядов вызываются движением электрических зарядов поперек электрического поля разрядов, поэтому однородное магнитное поле, препятствующее поперечному перемещению, использовано в способе, чтобы получить пространственную однородность тока и ионизированного газа объемных разрядов и недопустить появление неоднородностей и, следовательно, предотвратить дальнейший переход разрядов в неоднородные формы.

Для получения магнитного поля используется шина, имеющая малую индуктивность и проходящая вблизи объема, занятого разрядом с одной из его сторон. Такая шина или шинопровод способны пропускать электрический ток большой величины, который создает магнитное поле однородное в ограниченном небольшом объеме, в котором находится разрядный промежуток. Шина имеет форму поперечного сечения, обеспечивающую коллинеарность магнитного поля электрическому полю в объеме, заполненном газовым разрядом.

Предложенный способ показан следующим примером.

Фиг.1 иллюстрирует предлагаемый способ. Газовый разряд, занимающий объем 1, происходит между двумя электропроводящими плоскими электродами 2, через которые течет ток I. Вблизи электродов и разрядного объема расположена электропроводящая шина 3, по которой течет ток I, создающий магнитное поле, показанное силовыми линиями 4. Металлические электроды разряда имеют длину l=30 мм, ширину b=6 мм и R=1 мм. Расстояние между электродами h=4 мм. Электрическое поле между электродами в разряде показано силовыми линиями поля 5. Разряд производится в открытой атмосфере. Металлическая шина шириной H=20 мм и длиной L=33 мм расположена на расстоянии d=18 мм от электродов. Объемный разряд между электродами создается предварительной ионизацией газа излучением шести воздушных разрядников и последующим приложением к электродам импульса высокой разности потенциалов. Однородность объемного разряда достигалась посредством пропускания тока в системе предыонизации, и затем тока в разряде I по шине 3. Силовые линии 4 магнитного поля тока шины совпадают в каждой точке пространства с силовыми линиями электрического поля 5 в объемном газовом разряде, поэтому электрическое и магнитное поля коллинеарны, что делает невозможным появление электрических токов поперек электрического поля. Это обеспечивает однородность тока в разряде и ионизированного газа в объеме разряда.

Предложенный способ может найти применение для создания газовых разрядников, газовых лазеров, устройств для управления оптическим и радиоизлучениями.

Способ получения однородности газового разряда, включающий наложение на разряд магнитного поля, отличающийся тем, что на разряд накладывается магнитное поле, направленное коллинеарно электрическому полю в разряде, причем магнитное поле создают электропроводящей шиной, расположенной вблизи объема, с газовым разрядом.

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при изготовлении изделий светоиндикаторной техники и эмиссионной электроники на основе автоэлектронной эмиссии многоострийных углеродных структур.

Способ обработки электронно-полевых катодов // 2468462

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу обработки поверхности электронно-полевых катодов, изготовленных из углеродных наноматериалов, которые могут использоваться для производства дисплеев, осветительных элементов, радиочастотных усилителей, в рентгеновских установках, ионизаторов газовых сред, измерителей вакуума.

Способ получения материала для автоэмиссионного катода // 2463253

Изобретение относится к области электроники и нанотехнологии, в частности к способу создания материала для высокоэффективных автоэмиссионных катодов на основе углеродных нанотруб, которые могут найти применение в дисплеях, панельных лампах, ионизаторах, рентгеновских источниках и других областях техники.

Материал эмиссионного покрытия катодов электронно-ионных приборов // 2462781

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в производстве газоразрядных источников света высокого давления. .

Металлопористый катод и способ его изготовления // 2459305

Изобретение относится к электронной технике, а именно к металлопористым катодам электронных приборов СВЧ-типа и способам изготовления их катодов. .

Штыревой катод сварочной электронной пушки // 2457570

Фотокатод // 2454750

Изобретение относится к области электровакуумной электронной техники. .

Шихта для композиционного катода и способ его изготовления // 2454474

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных катодов для ионно-плазменного напыления многокомпонентных наноструктурных покрытий.

Способ изготовления высоковольтного электрода // 2452055

Изобретение относится к электротехнике, а именно к изготовлению электродов к аппаратам, предназначенным для исследования явления свечения у объектов в импульсном электромагнитном поле высокой напряженности.

Катодно-подогревательный узел // 2446503

Изобретение относится к электронной технике, в частности к устройству источника электронов, и может быть использовано в ускорителях электронов, ускоренный пучок которых используется для радиационных технологий, таких как очистка сточных вод, очистка газов электростанций, работающих на угле, в линейных ускорителях, используемых для рентгеновской диагностики в медицинских целях, и в др.

Способ изготовления матрицы многоострийного автоэмиссионного катода на монокристаллическом кремнии // 2484548

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при изготовлении изделий светоиндикаторной техники и эмиссионной электроники на основе автоэлектронной эмиссии матрицы многоострийных углеродных эмиттеров на пластинах монокристаллического кремния

Гетеропереходная структура // 2497222

Изобретение может найти применение в качестве приборной структуры для твердотельных автоэмиссионных диодов и эмитирующих электроны активных элементов функциональных узлов как в твердотельной электронике, так и в вакуумной эмиссионной электронике, в том числе в силовой СВЧ электронике. Гетеропереходная структура согласно изобретению состоит из полупроводниковых слоев n- и p-типа проводимости, расположенных последовательно на подложке n-типа, гомогенной прилежащему к ней полупроводниковому слою n-типа и имеющей омический контакт к тыльной стороне, при этом на поверхности n-слоя со стороны n-p гетерограницы расположен массив из наноструктурированных объектов, p-слой выполнен в виде алмазной пленки, толщина которой не превышает диффузионную длину электронов, а концентрация акцепторов в нем находится в диапазоне 1020-1024 м-3. Изобретение обеспечивает возможность значительного увеличения рабочих токов автокатода, либо автоэмиссионных диодов, повышения стойкости устройств к деградации и увеличения их рабочего ресурса. 5 з.п. ф-лы, 1 пр., 6 ил.

Автоэмиссионный катод // 2504858

Изобретение относится к устройствам вакуумной электроники, в частности к источникам для получения электронного потока - автоэмиттерам (холодным эмиттерам) электронов, материалам и способам их изготовления. Подобные катоды могут использоваться в качестве источников электронов в различных электронных приборах - электронных микроскопах, рентгеновских трубках, усилительных и генераторных приборах СВЧ электроники, источниках света и т.п. Технический результат изобретения - получение стабильного автоэмиссионного катода с высокой удельной проводимостью, плотностью автоэмиссионного тока до 20 мА/см2. Результат достигнут использованием в автоэмиссионном катоде объемного композитного материала, содержащего частицы металла, окруженные наноструктурированным углеродным материалом (углеродные или углерод-азотные нанотрубки, углеродные нановолокна, фуллерены и им подобные материалы). При этом металл обеспечивает низкое удельное сопротивление, высокую теплопроводность и механическую прочность, а наноуглеродный материал - высокие эмиссионные свойства катода. Для повышения эффективности автоэлектронной эмиссии при изготовлении катода применены: дополнительная механическая обработка с удалением поверхностного слоя катода и последующей шлифовкой, химическое и плазменное травление рабочей поверхности. Полученный катод обеспечивает плотность автоэмиссионного тока на уровне 10-20 мА/см2 с высокой стабильностью и однородностью. 4 ил.

Трехмерно-структурированная полупроводниковая подложка для автоэмиссионного катода, способ ее получения и автоэмиссионный катод // 2524353

Заявленное изобретение относится к области электротехники, а именно, к способу получения трехмерно-структурированной полупроводниковой подложки для автоэмиссионного катода, и может быть использовано в различных электронных приборах: СВЧ, рентгеновских трубках, источниках света, компенсаторах заряда ионных пучков и т.п. Создание трехмерно-структурированной полупроводниковой подложки, на которую наносят эмитирующую пленку автоэмиссионных катодов в виде микроострийной квазирегулярной ячеисто-пичковой структуры с аспектным отношением не менее 2 (отношение высоты острий к их высоте), позволяет повысить эмиссионную характеристику катодов, что является техническим результатом заявленного изобретения. Полупроводниковую подложку для формирования на ней требуемой микроострийной структуры подвергают фотоэлектрохимическому травлению в водном или безводном электролите, меняя режимы травления и интенсивность подсветки. Предложена также структурированная полупроводниковая подложка для автоэмиссионного катода из кристаллического кремния р-типа с проводимостью от 1 до 8 Ом*см и сам автоэмиссионный катод с такой подложкой, обладающий повышенными эмиссионными характеристиками. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ изготовления мдм-катода // 2525865

Изобретение относится к области электронной техники. Способ изготовления МДМ-катода заключается в нанесении на подложку нижнего электрода, диэлектрика, верхнего электрода и формовку структуры. На нижнем электроде создается регулярная наноострийная структура в виде столбиков с плотностью 5·10 см-2 путем электрохимического осаждения металла через шаблон из полимерной пленки со сквозными порами. Технический результат - повышение плотности тока эмиссии и ее равномерности по поверхности МДМ-катода. 2 ил.

Способ изготовления автоэмиссионного катода // 2526240

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к способам лазерной обработки материалов при изготовлении автоэмиссионных катодов из стеклоуглерода, которые могут быть использованы в области приборостроения электронной техники, а именно в электровакуумных приборах с большой плотностью электронных потоков и микросекундным временем готовности. Для создания автоэмиссионного катода в качестве углеродного материала используют стеклоуглерод. Формирование эмиттеров на поверхности катода производят фрезеровкой сфокусированным лазерным излучением и последующей лазерной очисткой поверхности катодной структуры. Нанесение эмитирующей структуры на поверхности эмиттеров катода производят лазерной микрогравировкой с образованием поля микроострий пирамидальной формы с последующей вырезкой основания катода сфокусированным лазерным излучением и лазерной очисткой эмитирующих структур. Технический результат - повышение технических характеристик автоэмиссионного катода. 2 ил.

Способ изготовления эмиттера электронов вакуумного или газонаполненного диода // 2526541

Изобретение относится к технологии изготовления эмиттеров электронов с пониженной работой выхода, может использоваться в диоде для выпрямителей переменного тока в постоянный при высоких температурах окружающей среды. Технический результат - упрощение изготовления эмиттера с сохранением основных выходных параметров устройства больших плотностей электронного тока. Способ предусматривает изготовление эмиттера электронов из тугоплавкого материала с добавками цезия или бария, в качестве материала эмиттера используют монокристаллические W или Мо или Nb или Та, а барий или цезий имплантируют в материал эмиттера путем бомбардировки пучком ионов, ускоренных до энергии 30-60 кэВ до достижения доз имплантации 1016 ион/см2. Дополнительно осуществляют сканирование ионного пучка по поверхности эмиттера в горизонтальном и вертикальном направлениях. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Способ изготовления композиционного катода для нанесения многокомпонентных ионно-плазменных покрытий // 2534324

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к технологии получения композиционных катодов для ионно-плазменного напыления многокомпонентных наноструктурных покрытий. Способ изготовления композиционного катода для нанесения многокомпонентных ионно-плазменных покрытий включает приготовление порошковой смеси на основе алюминия, прессование из нее заготовки катода, последующий ее нагрев и уплотнение. Сначала при комнатной температуре порошковую смесь прессуют до достижения технологической прочности катодной заготовки, далее заготовку катода помещают в пресс-форму большего поперечного сечения, обеспечивающую при последующем доуплотнении пластическую деформацию заготовки катода от 10 до 60%, и нагревают в печи на воздухе до температур, не превышающих температуру начала фазовых превращений для приготовленного состава порошковой смеси на основе алюминия. Затем проводят дополнительное одноосное прессование заготовки катода. Композиционные катоды не требуют дополнительной механической обработки. 14 з.п. ф-лы, 2 ил., 11 пр.

Вакуумный диод // 2538386

Изобретение относится к области электронной техники. Вакуумный диод для получения сильноточных электронных пучков большого сечения для возбуждения мощных газовых лазеров, решения задач радиационной технологии, плазмохимии, защиты окружающей среды. Для получения пучка применены взрывоэмиссионные катоды, предусмотрена многосторонняя инжекция электронного пучка через фольговые окна в газовую камеру, являющуюся анодом. Для уменьшения магнитного поля в диоде использованы обратные токопроводы, соединяющие между собой стенки вакуумной и газовой камер, в виде стержней небольшого диаметра, размещенных в отверстиях в катододержателях. Технический результат - уменьшение размеров вакуумного диода и числа токовводов, необходимых для подачи напряжения к катодам. 1 ил.

Фотокатод // 2542334

Изобретение относится к области электронной техники. В фотокатоде, выполненном из высокочистого полупроводника, область, регистрирующая оптическое излучение, выполнена в виде полупроводниковой мембраны с омическим контактом к несущей ее подложке и расположенной над отверстием в ней, на лицевой поверхности полупроводниковой мембраны расположен диэлектрический слой нанометровой толщины и приемный электрод, отделенный от диэлектрического слоя вакуумным промежутком и выполненный в виде пленок из проводящего полупрозрачного для оптического излучения материала и люминофора, последовательно нанесенных на прозрачную для света подложку. Технический результат - расширение спектрального диапазона чувствительности фотокатодов. Области возможного использования предлагаемой конструкции - фотокатодные узлы вакуумных высокочувствительных, термо- и радиационно стойких приемников излучений и приемников изображений для спектрального диапазона 0,22-1,0 мкм. В основу работы предлагаемого фотокатода положены туннельно-термоактивационные физические эффекты, что дает возможность управляемо изменять работу выхода фотоэлектронов в вакуум. 2 ил.