Устройство для получения индукционного разряда

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

307437

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 04.Ч111.1969 (№ 1353269/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 21 VI.1971, Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания 3.1Х.1971

МПК Н Olj 11/04

Н 05b 5,/(0(1

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 533.9.07(088.8) Авторы изобретения

А. С. Васильев и Б. М. Дымшиц

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИНДУКЦИОННОГО РАЗРЯДА

Изобретение относится к газонаполненным разрядным устройствам без основных электродов внутри баллона, точнее к общим схемам таких устройств, имеющих разнообразное применение. Изобретение относится также к устройствам индукционного нагрева газоразрядной среды, управляющим разрядом посредством специально приспособленных уравновешивающих разряд схем.

В настоящее время все более широкое ðàcпространение получают индукционные источники плазмы. Они применяются для получения мелкодисперсных порошков путем HLïàрения более крупных порошков в плазме с последующей конденсацией паров в объеме, для выращивания тугоплавких кристаллов, для сфероидизации частиц тугоплавких материалов, для проведения химических реакций, например, получение Т102 и во многих других случаях.

Известные устройства для получения индукционного разряда содержат разрядную камеру, индуктор, охватывающий камеру, и генератор высокочастотных электрических колебаний, питающий индуктор. В известнь,х устройствах проблема защиты стенок от разрушающего действия высоких температур решается использованием водоохлаждаемых разрезных металлических камер или путем создания в пристеночной области диэлектрической разрядной камеры высокоскоростного потока, отжимающего разряд от стенки.

В первом случае велики потери и к.п.д. таких установок черезвычайно мал. Во втором

5 случае наличие больших тангенцпальпых скоростей создает неудобства при работе с различными видами порошков, так как приводит к выносу частиц из зоны разряда на стенку.

Кроме того, основная масса газа проходит в

10 холодной пристеночной области, что ухудшает экономические показатели процесса за счет неоправданно больши. расходов газа.

Последний недостаток присущ также горелкам, в которых для защиты стенок использу15 ется аксиальный высокоскоростной поток в пристеночной области.

Одной из причин, из-за которых известным устройствам 11pHC,:щ11 HH3HHHblP H(,7OCTHTHH, явля(.T(я испол ьзова11ие г(н(pаторов, Hûï0 720 пенных так, что с ростом диаметра нагрузки ток индуктора пли заметно возрастает, или почти не меняется. В результате разряд, отделенный от стенок разрядной KBMcpbl, может быть получен только при наличии массовых

25 скоростей газового потока в пристеночной области, существенно превосходящих массовые скорости в приосевой области.

В предложенном устройстве генератор высокочастотных электрических ко.л(ба ний вы.

30 полнен так, что его выходная мощность об307437

Подписное

ЦНИИПИ Заказ 2242>16 Изд. Х 87! Тира>к 473

Типография, пр. Сапунова, 2 ратно пропорциональна диаметру электропроводной зоны внутри индуктора. Это позволяет получить разряд, оторванный от стенок разрядной камеры, без использования каких-либо средств создания сложно профилированного потока рабочего газа. (Термин «обратная пропорциональность» понимается здесь как зависимость, при которой увеличение одного параметра, в данном случае диаметра проводящей зоны, например плазмы разряда внутри индуктора, приводит к уменьшению другого параметра, в данном случае выходной мощности генератора; таким образом «обратная пропорциональность» не обязательно означает обратную пропорциональность величине в первой степени).

Разряд требуемого вида может быть получен, в частности, при использовании двухконтурного генера" îðà с инду ктивной связью между контурами и обратной связью с нагрузочного контура. Для подобного генератора при малой расстройке между анодным и нагрузочным контурами с увеличением нагрузки ухудшаются фазовые соотношения в схеме, генератор переходит в недонапряженный режим, растет мощность, рассеиваемая анодом, и резко падает мощность, передаваемая в нагрузку.

При значениях Х)2, (величина Х определяется из уравнения

D >— Po 1

2 где D — диаметр проводящей зоны внутри индуктора, т. е. диаметр канала разряда (разрядной плазмы), и, — магнитная проницаемость вакуума, о — проводимость канала разряда, ю — частота питающего генератора, наблюдается исключительно быстрый рост сопротивления, вносимого нагрузкой во вторичный контур и, следовательно, может быть получен достаточно резкий спад передаваемой в нагрузку мощности с ростом Х, т. е., в основном, с ростом диаметра проводящей зоны.

На чертеже изображена схема устройства для получения индукционного разряда.

Разрядную камеру 1 охватываст индуктор

2, являющийся частью второго контура двухконтурного генератора. Первый контур содержит емкость 8 и индуктивность 4, а второй— индуктор 2, катушку связи 5 и емкость б. Обратная связь осуществляется с выходного контура черезу цепочку обратной связи из

10 емкости 7, сопрогивления о и индуктивности 9.

Такой генератор позволяет получить стационарное значение диаметра разряда, существенно отличное от диаметра разрядной ка15 меры. При этом нет необходимости в какихлибо дополнительных мерах по защите стенок разрядной камеры. Необходимо отметить, что использование генератора, имеющего указанную зависимость мощности от диаметра, раз20 ряда, позволяет получать черезвычайно стабильные параметры разряда, такие как диаметр и температуру при изменении расхода газа, диаметра разрядной камеры, при колебаниях напряжения сети, питающей генера25 тор.

Предмет изобретения

50 1. Устройство для получения индукционного разряда, состоящее из диэлектрической разрядной камеры, преимущественно цилиндрической формы, и генератора высокочастотных электрических колебаний, содержащего выходной индуктор, окружающий разрядную камеру, отличающееся тем, что, с целью получения разряда, отделенного от стенок разрядной камеры, генератор выполнен так, что его выходная мощность обратно пропорцио40 нальна диаметру электропроводной зоны внутри индуктора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что генератор выполнен с двумя последовательными выходными контурами с индуктив45 ной связью между контурами и обратной связью со второго контура, причем с расстройкой связи между контурами.