Катод плазменного ускорителя (варианты)

Авторы патента:

H05H1/54 - Плазменная техника (термоядерные реакторы G21B; ионно-лучевые трубки H01J 27/00; магнитогидродинамические генераторы H02K 44/08; получение рентгеновского излучения с формированием плазмы H05G 2/00); получение или ускорение электрически заряженных частиц или нейтронов (получение нейтронов от радиоактивных источников G21, например G21B,G21C, G21G); получение или ускорение пучков нейтральных молекул или атомов (атомные часы G04F 5/14; устройства со стимулированным излучением H01S; регулирование частоты путем сравнения с эталонной частотой, определяемой энергетическими уровнями молекул, атомов или субатомных частиц H03L 7/26)

Владельцы патента RU 2549370:

Государственный научный центр Российской Федерации-федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" (RU)

Изобретение относится к области электроракетных двигателей, а именно, к широкому классу плазменных ускорителей (холловских, ионных, магнитоплазмодинамических и др.), составной частью которых является катод как генератор плазмы. Технический результат - повышение ресурса работы катода за счет уменьшения распыления стенок отверстий диафрагмы эмиттерного узла высокоэнергетичными ионами из плазмы, находящейся снаружи катода. Катод плазменного ускорителя по первому варианту содержит поджигной электрод, выполненный в виде стакана с выходными отверстиями, охватывающий эмиттерный узел, эмиттеры которого охвачены единым корпусом и выполнены в виде полых цилиндрических втулок с расположенной со стороны выхода рабочего тела диафрагмой. В диафрагме напротив каждого эмиттера выполнено отверстие, причем оси эмиттеров и отверстий в диафрагме совпадают. При этом ось любого выходного отверстия в основании поджигного электрода не совпадает с осью каждого отверстия в диафрагме эмиттерного узла. Количество выходных отверстий в основании поджигного электрода может совпадать с количеством отверстий в диафрагме. Кроме того, в основании поджигного электрода может быть выполнено одно выходное отверстие. Причем на внешней торцевой поверхности диафрагмы эмиттерного узла в зонах, расположенных напротив отверстий поджигного электрода, могут быть выполнены утолщения. Во втором варианте изобретения отверстия для выхода рабочего тела расположены на боковой поверхности поджигного электрода. При этом оси выходных отверстий поджигного электрода могут не пересекаться с осью симметрии поджигного электрода. Кроме того, внешняя торцевая поверхность эмиттерного узла может быть снабжена защитным кожухом. Кожух выполняют из материала, имеющего повышенную стойкость к распылению частицами с высокими энергиями, например, из углерода.2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к области электроракетных двигателей, а именно, к широкому классу плазменных ускорителей (холловских, ионных, магнитоплазмодинамических и др.), составной частью которых является катод как генератор плазмы. Также изобретение может использоваться в смежных областях техники, где необходимы полые катоды как генераторы плазмы.

Для холловских и ионных ускорителей широко используются катоды, выполненные по конструктивной схеме [1]. Она включает в себя эмиттерный узел, узел нагревателя и поджигной электрод.

Эмиттерный узел состоит из корпуса, эмитирующей электроны втулки (далее эмиттер) и диафрагмы. Корпус представляет собой цилиндрическую трубку, в которой размещаются эмиттер и диафрагма. Корпус эмиттерного узла также является трубопроводом, через который к эмиттеру подается рабочее тело. Эмиттер выполнен в виде цилиндрической втулки с одним осевым каналом. Со стороны выхода рабочего тела из эмиттера устанавливается диафрагма, представляющая собой диск с отверстием, расположенным соосно с цилиндрическим каналом эмиттера.

Узел нагревателя окружает эмиттерный узел. Он необходим для стартового разогрева эмиттера до рабочей температуры.

Поджигной электрод представляет собой полый цилиндр, торец которого закрыт диском с отверстием для выхода рабочего тела. Эмиттер и узел нагревателя расположены внутри поджигного электрода и установлены соосно его полости. Ось отверстия поджигного электрода совпадает с осью эмиттера.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению и принятой за прототип является конструкция катода, выполненная в соответствии со схемой [2]. Эта схема включает в себя несколько полых эмиттеров, выполненных в виде цилиндрических втулок. Оси эмиттеров параллельны друг другу. Со стороны выхода рабочего тела из эмиттеров установлена диафрагма, в которой напротив каждого эмиттера выполнено отверстие, причем оси эмиттеров и отверстий в диафрагме совпадают. Все эмиттеры охвачены единым корпусом-теплопроводом. Таким образом, эмиттеры вместе с корпусом и диафрагмой образуют единый эмиттерный узел цилиндрической формы. Узел нагревателя расположен соосно эмиттерному узлу. Поджигной электрод окружает эмиттерный узел и узел нагревателя и представляет собой полый цилиндр, один торец которого закрыт диском с несколькими отверстиями. Эмиттерный узел и узел нагревателя расположены внутри поджигного электрода и установлены соосно его полости. Каждое отверстие на поджигном электроде соответствует одному из эмиттеров, причем их оси совпадают.

При работе катода электроракетного двигателя стенки отверстий диафрагмы эмиттеров подвергаются ионной бомбардировке из плазменной струи двигателя или из его газоразрядной камеры (см. например [1, 3]). Вследствие этого происходит перегрев эмиттеров и изменение геометрии отверстий диафрагмы в результате распыления их стенок. При соосном расположении отверстий на торцевом диске поджигного электрода и эмиттеров стенки отверстий в диафрагме никак не защищены от прямого потока ионов (из плазменной струи или газоразрядной камеры двигателя).

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленного изобретения, является повышение ресурса работы катода за счет снижения распыления стенок отверстий диафрагмы эмиттеров ионами из плазмы, находящейся снаружи катода. В плазме, находящейся снаружи катода, присутствуют ионы с энергиями, превышающими энергию связи атомов в кристаллической решетке диафрагмы эмиттеров [4]. Эти ионы под действием электрического поля попадают на стенки отверстий диафрагмы эмиттеров через отверстия в поджигном электроде и в течение работы катода распыляют стенки отверстий диафрагмы. Распыление стенок отверстий диафрагмы сопровождается изменением геометрии отверстий, что, в свою очередь, изменяет характеристики работы катода. Для уменьшения распыления стенок отверстий диафрагмы эмиттеров и повышения ресурса работы катода стенки отверстий диафрагмы эмиттеров предлагается оградить от воздействия прямого потока ионов из внешней плазмы путем пространственного разнесения отверстий в диафрагме и потока ионов из внешней плазмы, а также путем создания защитных утолщений на диафрагме в местах, подверженных воздействию прямого потока.

Достижение данного технического результата решается двумя вариантами конструкций катода плазменного ускорителя.

В первом варианте изобретения предлагается катод плазменного ускорителя, содержащий поджигной электрод, выполненный в виде стакана с выходными отверстиями, охватывающий эмиттерный узел, эмиттеры которого охвачены единым корпусом и выполнены в виде полых цилиндрических втулок с расположенной со стороны выхода рабочего тела диафрагмой, причем оси эмиттеров и отверстий в диафрагме совпадают. При этом ось любого выходного отверстия в основании поджигного электрода не совпадает с осью каждого отверстия в диафрагме эмиттерного узла. Кроме того, количество выходных отверстий в основании поджигного электрода может совпадать с количеством отверстий в диафрагме эмиттерного узла. В основании поджигного электрода может быть выполнено одно выходное отверстие.

В результате сдвига осей выходных отверстий на поджигном электроде относительно осей соответствующих отверстий в диафрагме уменьшается поток высокоэнергетичных ионов из внешней плазмы, бомбардирующий стенки отверстий диафрагмы.

Дополнительно увеличение ресурса работы катода может достигаться путем утолщения внешней торцевой поверхности диафрагмы эмиттерного узла. Внешняя торцевая поверхность диафрагмы в зонах, расположенных напротив отверстий поджигного электрода, может быть выполнена с утолщениями из материалов, имеющих повышенную стойкость к распылению частицами с высокими энергиями. Защитные утолщения могут быть сделаны как в виде отдельных деталей, так и в виде защитного напыления на поверхность диафрагмы. Утолщения могут закрывать как всю торцевую поверхность диафрагмы, так и ее локальные области напротив отверстий для выхода рабочего тела в поджигном электроде. Для примера, материалами утолщений могут быть углерод-углеродный композит, пиролитический графит, углерод, осажденный из паровой фазы и другие устойчивые к распылению материалы.

Во втором варианте изобретения предлагается катод плазменного ускорителя, содержащий поджигной электрод, выполненный в виде стакана с выходными отверстиями, и охватывающий эмиттерный узел, эмиттеры которого охвачены единым корпусом и выполнены в виде полых цилиндрических втулок с расположенной со стороны выхода рабочего тела диафрагмой. Причем оси эмиттеров и отверстий в диафрагме совпадают. Выходные отверстия поджигного электрода распожены на его боковой поверхности (ближе к торцевой части). При этом оси этих отверстий могут не пересекаться с осью симметрии поджигного электрода. Кроме того, внешняя торцевая поверхность эмиттерного узла может быть снабжена защитным кожухом. Кожух защищает области диафрагмы и корпуса эмиттерного узла, находящиеся под воздействием потока частиц с высокими энергиями из плазмы, находящейся снаружи катода. Кожух имеет центральное отверстие, которое не перекрывает отверстия в диафрагме эмиттерного узла. Защитный кожух выполнен из материала, имеющего повышенную стойкость к распылению частицами с высокими энергиями. Также вместо кожуха области эмиттерного узла, подверженные распылению, а именно внешняя торцевая поверхность эмиттерного узла и прилегающая к нему боковая поверхность корпуса эмиттера, могут быть закрыты защитным напылением из материала, имеющего повышенную стойкость к распылению. Для примера, в качестве материалов, устойчивых к распылению частицами с высокими энергиями, могут быть использованы углерод-углеродный композит, пиролитический графит, углерод, осажденный из паровой фазы на подложку (диафрагму) и другие.

Сущность заявляемого технического решения по первому варианту поясняется схемой, представленной на фиг.1. Поджигной электрод 1 охватывает эмиттерный узел. Эмиттерный узел состоит из эмиттеров 2, диафрагмы 3 корпуса 4 и утолщений 5. Оси отверстий 6 для выхода рабочего тела из поджигного электрода 1 смещены относительно осей отверстий диафрагмы 3.

Сущность заявляемого технического решения по второму варианту поясняется двумя схемами, представленными на фиг.2 и фиг.3. Поджигной электрод 1 охватывает эмиттерный узел. Эмиттерный узел состоит из эмиттеров 2, диафрагмы 3 корпуса 4 и защитного кожуха 5.

Защитный кожух 5 выполнен из материала, имеющего повышенную стойкость к распылению частицами с высокими энергиями. Центральное отверстие защитного кожуха 5 не перекрывает отверстия в диафрагме эмиттерного узла.

В первой схеме второго варианта (фиг.2) оси отверстий в поджигном электроде пересекают ось самого поджигного электрода, а во второй схеме (фиг.3) не пересекают. Отверстия 6 поджигного электрода 1 для выхода рабочего тела расположены на его боковой поверхности ближе к торцевой части со стороны выхода рабочего тела из отверстий диафрагмы 3.

Катод плазменного ускорителя работает следующим образом. Перед запуском катода происходит его стартовый разогрев за счет использования стартового нагревателя (не показан). В ходе работы стартового нагревателя достигается рабочая температура эмиттеров 2. Затем в катод подается рабочее тело, как правило, инертный газ. Рабочее тело проходит через полости эмиттеров 2 и отверстия в диафрагме 3. Далее рабочее тело попадает в область между эмиттерным узлом и поджигным электродом 1 и выходит из катода через отверстия 6. После этого между эмиттерным узлом и поджигным электродом 1 подается напряжение, необходимое для зажигания самостоятельного разряда. При зажигании самостоятельного разряда, сопровождающегося появлением тока в цепи «эмиттерный узел - поджигной электрод», стартовый нагреватель отключается и подается напряжение между эмиттерным узлом катода и анодом (не показан). После зажигания разряда в цепи «эмиттерный узел - анод» напряжение с поджигного электрода 1, как правило, снимают. В ходе дальнейшей работы, поджигной электрод 1 находится под плавающим потенциалом разряда, который организуется между эмиттерным узлом и анодом. В случае, когда для работы катода требуется поддержка, напряжение с поджигного электрода 1 не снимается. Источник электропитания самостоятельного разряда переводится в режим стабилизации тока с величиной тока самостоятельного разряда, необходимой для поддержания работы катода.

В соответствии с заявленным техническим решением по первому варианту изготовлены лабораторная и инженерная модели катодов газоразрядной камеры ионного двигателя высокой мощности. Обе модели катодов прошли автономные параметрические испытания. Инженерная модель катода успешно прошла ресурсные испытания на количество включений, отработав 1000 включений. Эрозии стенок отверстий диафрагмы эмиттерного узла после ресурсных испытаний обнаружено не было. На данном этапе инженерная модель катода используется в составе ионного двигателя высокой мощности при проведении его параметрических испытаний.

Источники информации

1. A. Sengupta, "Destructive Physical Analysis of Hollow Cathodes from the Deep Space 1 Flight Spare Ion Engine 30,000 Hr Life Test", 29th International Electric Propulsion Conference, USA, 2005, IEPC-2005-026.

2. A.S. Lovtsov, P.M. Puchkov, V.N. Shutov, "Autonomous Tests of the Cathode for Use in the Discharge Chamber of the High Power Ion Thruster" 33rd International Electric Propulsion Conference, USA, 2013 IEPC-2013-054.

3. Dan M. Goebel and Ira Katz, "Fundamentals of Electric Propulsion: Ion and Hall Thrusters" JPL CIT 2008.

4. Goebel D.M., Jameson K.K., Katz I., Mikellides I.G. Potential fluctuations and energetic ion production in hollow cathode discharges / D.M. Goebel, K.K. Jameson, I. Katz, I.G. Mikellides // Physics of Plasmas. - USA, 2007. - Vol.14. - P.103508. - doi: 10.1063/1.2784460.

1. Катод плазменного ускорителя, содержащий поджигной электрод, выполненный в виде стакана с выходными отверстиями, охватывающий эмиттерный узел, эмиттеры которого охвачены единым корпусом и выполнены в виде полых цилиндрических втулок с расположенной со стороны выхода рабочего тела диафрагмой, причем оси эмиттеров и отверстий в диафрагме совпадают, отличающийся тем, что ось любого выходного отверстия в основании поджигного электрода не совпадает с осью каждого отверстия в диафрагме эмиттерного узла.

2. Катод плазменного ускорителя по п.1, отличающийся тем, что количество выходных отверстий в основании поджигного электрода совпадает с количеством отверстий в диафрагме эмиттерного узла.

3. Катод плазменного ускорителя по п.1, отличающийся тем, что в основании поджигного электрода выполнено одно выходное отверстие.

4. Катод плазменного ускорителя по п.1, отличающийся тем, что внешняя торцевая поверхность диафрагмы эмиттерного узла в зонах, расположенных напротив отверстий поджигного электрода, выполнена с утолщением из материала, имеющего повышенную стойкость к распылению частицами с высокими энергиями, например, из углерода.

5. Катод плазменного ускорителя, содержащий поджигной электрод, выполненный в виде стакана с выходными отверстиями, и охватывающий эмиттерный узел, эмиттеры которого охвачены единым корпусом и выполнены в виде полых цилиндрических втулок с расположенной со стороны выхода рабочего тела диафрагмой, причем оси эмиттеров и отверстий в диафрагме совпадают, отличающийся тем, что выходные отверстия поджигного электрода расположены на его боковой поверхности.

6. Катод плазменного ускорителя по п.5, отличающийся тем, что оси выходных отверстий поджигного электрода не пересекаются с осью симметрии поджигного электрода.

7. Катод плазменного ускорителя по п.5, отличающийся тем, что внешняя торцевая поверхность эмиттерного узла снабжена защитным кожухом с центральным отверстием, которое не перекрывает отверстия в диафрагме эмиттерного узла, а защитный кожух выполнен из материала, имеющего повышенную стойкость к распылению частицами с высокими энергиями, например, из углерода.

Изобретение относится к области лазерных технологий. Способ получения оптического разряда в газе состоит в оптическом пробое газа с образованием поглощающей плазменной области и ее поддержании в луче лазера в течение длительности его воздействия.

Плазменный источник проникающего излучения // 2548005

Изобретение относится к плазменной технике, в частности к электроразрядным устройствам типа “плазменный фокус”, и может быть использовано в качестве генератора разовых импульсов рентгеновского и нейтронного излучений для исследовательских и прикладных задач.

Плазматрон для нанесения покрытий в динамическом вакууме // 2546974

Изобретение относится к области плазменной обработки материалов, в частности для нанесения покрытий, и может найти применение в плазмометаллургии, плазмохимии и машиностроительной промышленности.

Плазменное устройство для cvd // 2545977

Изобретение относится к плазменному устройству для химического осаждения покрытия из паровой фазы (CVD) на подложку в виде пленки или листа. Устройство включает вакуумную камеру, пару роликов для напыления, расположенных в вакуумной камере, вокруг которых намотана подложка, которая является мишенью для осаждения, и генерирующую магнитное поле секцию, которая генерирует генерирующее плазму магнитное поле на поверхности роликов для напыления, формируя участок для осаждения, на котором напыляют покрытие на упомянутую подложку.

Плазменная пылеугольная горелка // 2543648

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для растопки пылеугольных котлов и стабилизации горения факела (подсветки), для воспламенения мелкодисперсного твердого топлива с предварительной электротермохимической подготовкой (ЭТХП).

Способ создания импульсной плазменной антенны // 2543508

Изобретение относится к технике радиосвязи, в частности к способам создания плазменных антенн. Способ создания импульсной плазменной антенны включает облицовку внутренней поверхности выемки в заряде взрывчатого вещества, инициирование заряда взрывчатого вещества со стороны, противоположной выемке, и метание материала облицовки в окружающее пространство со скоростью, достаточной для ионизации ионизируемого материала при их движении в атмосфере, с формированием плазменной антенны.

Устройство генерирования плазмы и использование устройства генерирования плазмы // 2543049

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано при стерилизации товаров и/или дезинфекции поверхностей. Устройство генерирования плазмы содержит первый, запитанный, электрод и вторую конструкцию электрода, расположенную напротив первого электрода.

Эрозионный импульсный плазменный ускоритель // 2542354

Изобретение относится к плазменной технике и к плазменным технологиям и может использоваться, в частности, в качестве электроракетного двигателя. Катод (1) и два электрически изолированных анода (2, 3) образуют ускорительный канал эрозионного импульсного плазменного ускорителя (ЭИПУ).

Высокоресурсный электродуговой генератор низкотемпературной плазмы с защитным наноструктурированным углеродным покрытием электродов // 2541349

Изобретение относится к области преобразования электрической энергии в тепловую посредством дугового разряда в генераторе низкотемпературной плазмы (плазмотроне) и может быть использовано в энергетике для розжига и подсветки пылеугольного факела в топочных устройствах, в металлургической и химической промышленности, для получения ультрадисперсной сажи, которая является сырьем для получения наноструктурированного технического углерода.

Ускоритель плазмы // 2540140

Ускоритель плазмы предназначен для получения тяги при перемещении космических объектов и в технологии для получения композитных порошков, напыления и обработки материалов.

Способ получения плазмы ионов бора // 2550738

Изобретение относится к области плазменной техники и может быть использовано в полупроводниковой и других отраслях промышленности, где необходима модификация поверхностей материалов. Способ включает генерацию плазмы ионов бора в импульсном сильноточном магнетронном разряде, параметры которого достаточны для реализации режима самораспыления мишени из бора и составляют: ток 10-50 А, напряжение 1-2 кВ, длительность импульса - 10-100 мкс. Инициирование импульсного сильноточного магнетронного разряда осуществляется путем зажигания постоянного слаботочного магнетронного разряда с током до 50 мА, напряжением до 2 кВ и нагрева этим разрядом теплоизолированной электропроводящим материалом мишени из твердотельного бора до температуры уровня 400-500°C, при которой происходит резкое увеличение удельной проводимости бора до значений, достаточных для стабильного горения импульсного сильноточного магнетронного разряда. Технический результат - повышение содержания в плазме ионов бора до 95-98%. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Многофорсуночная плазменная трубообразная горелка-осадитель для производства заготовок как полуфабрикатов для изготовления оптических волокон // 2551587

Изобретение относится к многофорсуночной трубообразной плазменной горелке-осадителю для производства заготовок для изготовления оптических волокон. К горелке подводится поток среды, содержащий стеклянный исходный материал и газ-носитель, и создается перпендикулярная ориентация продольной оси горелки относительно центральной оси подложки. Первый частичный поток первого газа или газовой смеси, в частности газа-предшественника, подводится с нижней стороны горелки к плазме и подложке через по меньшей мере одну форсунку, проходящую по продольной оси горелки. Второй частичный поток газа-предшественника подводится к плазме и подожке через дополнительную форсунку таким образом, что частичные потоки объединяются вблизи подложки. Горелка содержит средства для подачи одной легирующей присадки при помощи газа-предшественника. Технический результат изобретения - повышение эффективности осаждения частиц SiO2. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 2 ил.

Импульсный нейтронный генератор // 2551840

Изобретение относится к источникам нейтронного излучения и предназначено для использования при разработке нейтронных и рентгеновских генераторов. Заявленный импульсный нейтронный генератор содержит размещенные коаксиально в герметичном корпусе (1), залитом жидким диэлектриком, нейтронную трубку (2), накопительный конденсатор (9) и высоковольтный трансформатор с многорядной вторичной обмоткой (5) и межрядной изоляцией, выступающей за пределы рядов, выполненной на каркасе в виде полого цилиндра из феррита с металлическим дном (4). При этом дно соединено с концом вторичной обмотки трансформатора и с мишенной частью нейтронной трубки. Параллельно с вторичной обмоткой высоковольтного трансформатора введена дополнительная обмотка (6), намотанная проводом с высоким удельным сопротивлением, соединенная одним концом с металлическим дном, а другим - с началом вторичной обмотки. Техническим результатом является повышение стабильности и срока службы генератора, а также уменьшение его габаритов. 1 ил.

Способ нагрева электродов и создания самостоятельного дугового разряда с поджигом от тонкой металлической проволочки в свободном пространстве в магнитном поле // 2554085

Изобретение относится к области исследования физических свойств вещества, в частности к исследованию процессов в газоразрядных приборах и плазме. Технический результат - возможность зажигания самостоятельного дугового разряда в открытом свободном пространстве. Между электродами при фиксированном расстоянии между ними подается напряжение, возникающий ток плавит и испаряет тонкую металлическую проволочку, которая размещается в свободном пространстве между электродами, при таком расстоянии между ними, при котором разряд без проволочки самопроизвольно не возникает, а между электродами создаются условия для лавинного пробоя разрядного промежутка. При этом разрядный канал помещают в перпендикулярное к нему магнитное поле, уменьшающее уход положительных ионов из разрядного промежутка, что служит дополнительным источником тепла для испарения электродов. 1ил.

Электрод для плазменной горелки с новым способом сборки и улучшенной теплопередачей // 2556875

Изобретение относится к области плазменной техники. Электрод для дуговой плазменной горелки содержит наружную стенку в целом цилиндрической формы, торцевую стенку и выступ. Торцевая стенка соединена с дистальным торцом наружной стенки и служит опорой для эмитирующего элемента, расположенного в целом в ее центральной области. Основание выступа расположено в целом в центральной области торцевой стенки, а конфигурация выступа позволяет ему соединяться разъемным соединением с электрододержателем, при этом выступ имеет такую конфигурацию, что между выступом и электрододержателем образуется, по меньшей мере, один канал для прохождения охлаждающей среды, когда электрод соединен с электрододержателем. В вариантах воплощения изобретения разъемное соединение содержит резьбовое соединение, при этом на выступе нарезана резьба для разъемного соединения с имеющей резьбу трубкой охлаждения электрододержателя. В других вариантах воплощения изобретения, по меньшей мере, один канал для прохождения охлаждающей среды образован этим резьбовым соединением. Технический результат - повышение срока службы электрода. 4 н. и 25 з.п. ф-лы, 15 ил.

Сверхпроводящий соленоид с гофрированным магнитным полем для удержания плазмы // 2557090

Изобретение относится к физике плазмы. Технический результат состоит в повышении надежности. Сверхпроводящий соленоид с гофрированным магнитным полем позволяет получить в области пространства длиной 1,6 м и диаметром 0,16 м постоянное по времени аксиально-симметричное магнитное поле с периодом гофрировки 0,43 м с максимальным и минимальным значениями поля на оси соленоида 7,3 Тл и 4 Тл, соответственно. Изменением токов в обмотках соленоида пробочное отношение можно изменять в пределах R=1÷1,8. В его конструкции предусмотрена возможность установки последовательно нескольких идентичных соленоидов, для создания протяженного магнитного поля гофрированной конфигурации, например, три секции, установленных последовательно, создадут гофрированное магнитное поле протяженностью ~5 м. Поскольку соленоид предназначен для проведения экспериментов с высокотемпературной термоядерной плазмой, в его конструкции предусмотрена необходимая защита от теплового воздействия излучения плазмы на сверхпроводящую часть соленоида. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство импульсного генератора плазмы на переменном токе // 2558713

Изобретение относится к устройствам для получения импульсной низкотемпературной плазмы и может быть использовано в плазмохимии, машиностроении и для экспериментальных исследований. Технический результат - повышение производительности производства и снижение себестоимости обработки в технологических процессах для поверхностного нанесения различных металлов плазменной струей в импульсном режиме без объемного нагрева и деформации, а также для плазменной очистки обрабатываемых поверхностей, позволяющей удалять коррозионный слой. Устройство содержит блок-камеру предварительной подготовки плазмообразующего газа с распределением потока на вход сужающего сопла, для создания ламинарного потока плазмообразующего газа. Сопло выполнено перфорированным, образующим внутренний канал с переменным сечением, направляющим поток непосредственно к поверхности электродов. Дополнительно введены четыре тангенциальных выхода, создающие в комплексе ламинарный поток газа непосредственно на поверхности электродов, вспомогательный импульсный источник старта дуги; электроды из металлических водоохлаждаемых трубок с токоподводом на изоляторах, расходящихся под углом 2°, с закругленными торцевыми поверхностями в сторону выхода плазменного потока. Внутренний канал данного устройства заканчивается водоохлаждаемым соплом, обжимающим поток плазмы, направленной на обрабатываемое изделие. 2 ил.

Комбинированный индукционно-дуговой плазмотрон и способ поджига индукционного разряда // 2558728

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к плазмотронам, использующимся в плазмохимии и металлургии для проведения различных плазмохимических процессов. Комбинированный индукционно-дуговой плазмотрон дополнительно снабжен четырьмя подвижными электродами, попарно установленными в противоположно расположенных секциях газоразрядной камеры. Поджиг индукционного разряда осуществляют при атмосферном давлении путем одновременной подачи плазмообразующего газа и напряжения на первичную обмотку и электроды. После поджига индукционного разряда один из дуговых разрядов отключают, а второй используют для проведения плазмохимических реакций. Дополнительный дуговой разряд позволяет поднять локально напряженность электрического поля и энерговклад до нужного уровня, обеспечивая возможность проведения широкого спектра плазмохимических процессов, требующих повышенной мощности и повышенного значения напряженности электрического поля в зоне проведения плазмохимических реакций. Технический результат - повышение энергоэффективности. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Многофункциональный элемент и способ предотвращения карбонизации ткани посредством многофункционального элемента // 2561575

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средству для высокочастотной хирургии/терапии. Многофункциональный элемент для осуществления хирургических/терапевтических вмешательств включает устройство подачи окислительного средства, устройство подачи газа и электрод для получения плазмы. Причем устройство подачи окислительного средства содержит трубку, снабженную каналом подачи окислительного средства и по меньшей мере одним отверстием, сообщающимся с каналом подачи газа в устройстве подачи газа. Электрод содержит отверстие для выпуска только окислительного средства, проходящего через канал подачи окислительного средства, или только газа, проходящего через канал подачи газа и по меньшей мере одно отверстие, или смеси окислительного средства и газа, созданной в канале подачи окислительного средства. Использование изобретения позволяет повысить удобство обращения и оптимальность лечения пациента. 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

Молекулярный источник электрической энергии // 2564121

Изобретение относится к источникам электрической энергии переменного и постоянного тока. Источник содержит электроразрядную камеру 1 активации рабочего вещества и устройство активации рабочего вещества, включающее высоковольтный накопитель 2 электрической энергии и стабилизатор 3 плазмы в рабочей камере 1. Камера 1 снабжена термостойкой диэлектрической втулкой 4, доходящей до центральной части камеры 1. В диэлектрической втулке 4 подвижно установлен электроразрядный электрод 5. Электрод 5 кинематически соединен с реверсивным механизмом 6 и электрически - с токосъемным положительным электродом (выходной шиной) 7 непосредственно и через электронный коммутатор 8 - с положительным полюсом накопителя 2. Отрицательный полюс накопителя 2 выполнен заземленным и электрически соединен с металлическим корпусом 9 рабочей камеры 1 и с токосъемным электродом (отрицательной выходной шиной) 10. Электрические шины 7 и 10 нагружены на потребителя электрической энергии постоянного напряжения и через преобразователь 23 постоянного напряжения в переменное трехфазное напряжение с потребителями переменного напряжения. Технический результат - повышение надежности работы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.