Электронно-ионный источник Советский патент 1993 года по МПК H01J3/02 

Изобретение относится к устройствам плазменных источников заряженных частиц, пр.именяемых для ионной очистки изделий из тугоплавких металлов.

Цель изобретения - увеличение ресурса работы источника и расширение его технологических возможностей путем улучшения условий охлаждения его элементов.

Ня фиг. 1 изображен предлагаемый источник, общий вид, разрез; на фиг. 2 - сечение А -А на фиг. 1.

Электронно-ионный источник содержит корпус I с извлекающим катодом 2, связанным с системой вытягивания и замкнутой полостью 3, образованной изолятором 4 для хладоагента, например масла. В донной части 5 изолятора 4 аксиально извлекающему катоду 2 закреплен связанный с системой электропитания эмиттерный катод 6, состоящий из крепежной 7 и рабочей 8 частей. Рабочая часть 8 помимо катода 6 включает анод 9, полый катод 10, постоянные магниты 11, шайбу 12 и изолятор 13, в котором закрепляется полый катод 10. Наружная поверхность последнего представляет собой винт 14 с ребрами 15. На крепежной части 7 выполнен бурт 16. Наружные поверхности бурта 16 эмиттерного катода 6, изолятора 13 и полого катода 10 установлены в одной плоскости через уплотняющую прокладку 17, которая через изоляторы 18 стягивается болтами 19. В крепежную часть 7 эмиттерного катода 6 ввинчена его рабочая часть 8 с эмиссионным каналом 20. Для стягивания и уплотнения прокладки 21 по дну 5 изолятора 4 предназначены винты 22.

По внутренней поверхности 23 цилиндрического анода 9 между его радиальными отверстиями 24 и по внутренней поверхности 25 крепежной части 7 выполнены продольные каналы 26 и 27, сообщающиеся с продольными каналами 28 и 29, выполненными соответственно по их наружным поверхностям 30 и 31 кольцевыми каналами 32 и 33. Нижний торец 34 винта 14 полого катода 10 закреплен ниже продольных осей 35 радиальных отверстий 24 и образует полость 36, а верхний торец 37 винта 14 - выше свободного торца 38 анода 9. При этом выход из полости 3 для хладоагента выполнен в виде обратного конуса 39, в основании которого закреплен трубопро- нод 40 с другим хладоагентом.

Источник работает следующим образом. Перед началом работы источника полость 3 заполняют хладоагентом, например маслом. От системы электропитания подают напряжение на корпус I, извлекающий катод 2, осуществляющий извлечение ионов (электронов) через эмиссионный канал 20. В про- цессе работы источника плазма нагревает катоды 6 и 10 и анод 9 с размещенo

5

0

5

5

0

5

0

5

ными в нем посгояиными магнитами Н, которые в свою очередь нагревают хладо- агент, заполняющий полость 36 и к;1налы 26, 27, 28, 29, 32, 33. XлaлoaгeF т из полости 36, нагретый от полого катода 10, поднимается вверх и закрученный ребрами 15, выполненными по винтовой линии, по обратному конусу 39 попадает в зону трубопровода 40 с другим хладоагентом - - проточной водой. Таким же образом нагретый от анода 9 и эмиттерного катода 6 хладоагент из кольцевых каналов 32 и 33 по их внутренним стенкам поднимается вверх по продольны каналам 26 и 27 и через продольные отверстия 24, закрученный ребрами 15, по обратному конусу 39 попадает в зону трубопровода 40 с проточной водой. Масло, перемещаясь вдоль трубопровода 40, интенсивно охлаждается и в охлажденном состоянии по стенкам изолятора 4 опускается вниз. В результате организованного конвективного потока хладоагента, исключающего застойные явления в полостях и отсутствие пузьфьков газа, ухудшающих теплообмен, происходит регулярное охлаждение основных элементов электронно-ионного источника: анода, катодов, постоянных магнитов.

Формула изобретения

Электронно-ионный источник с продольным извлечением частиц из отражательного разряда, содержащий корпус с извлекающим катодом, и замкнутую полость для хладоагента, в верхней части которой расположен трубопровод второго контура охлаждения, а в донной части полости аксиально извлекающему катоду и друг другу закреплены эмиттерный цилиндрический катод с эмиссионным каналом, цилиндрический анод с постоянными магнитами в нижней его части и радиальными отверстиями в верхней и полый катод с . наружным оребрением, отличающийся тем, что, с целью увеличения ресурса .работы источника и расширения его технологических возможностей путем улучшения условий охлаждения его элементов, по внутренней поверхности цилиндра анода между его радиальными отверстиями и по внутренней поверхности цилиндра эмиттерного катода выполнены продольные каналы, сообщающиеся с выполненными по их наружным поверхностям продольными каналами, оребренная поверхность полого катода выполнена в виде винта, нижний торец которого расположен ниже продольных осей радиальных отверстий цилин ра анода и образует с поверхностью полого катода полость, а верхний торец размешен выше свободного торца цилиндра анода, при этом выход из полости для хладоагента имеет форму обратного конуса, D основании которого расположен трубопровод второго контура охлаждения.

Z 8 20 Ю 11jj

Фт.1

г

29

31

25

26

Фиг.г

Изобретение относится к плазменным источникам заряженных частиц дли ионной очистки изделий из тугоплавких материалов. Целью изобретения является увеличение ресурса работы источника и расширение его технологических возможностей путем улучшения условия охлаждения его элементов. Для этого в источнике система образования заряженных частиц, включающая эмиттериый цилиндрический катод 6, цилиндрический анод 9 с постоянными магнитами II, полый катод 10 с наружным ореб- рением, размещена в герметичной полости 3, образованной изолятором 4 и элементами самой системы, и снабжена системой каналов 26-29, а в верхней части анода выполнены радиальные отверстия 24, по которым масло заполняющее полость 3, проходя, охлаждает элементы системы образования заряженных частиц. В верхней частн полости , расположен трубопровод 40 второго конту- ра охлаждения, охлаждающий омывающее его масло. Оребренйе стимулирует движение масла по каналам и создает эффект подсоса для нагретого масла, которое может поступать к нему через радиальные отверс- ти:я 24. Улучшение охлаждения системы образования и эмиссии заряженных частиц снижает ионную эрозию ее элементов и повышает ресурс. 2 ил. i СЛ С 00 О5 4 ю оо