Ионно-оптическая система для ионной обработки Советский патент 1993 года по МПК H01J37/02 

(46) 23.06.93. Бил. Р 23

(21)4167976/25

(22)26.12.86

(72) А.А.Агеев, С.Д.ВратчуК я И.Н.Кохам

(56)Габовнч М.Л-г и др. Особенности и принципы осуществления ибннолуче- вой евархи. «Автоматическая сварка, 10, 1973, с. 1-4.

Маишев Ю.П. Источники интенсивных ионных пучков с компенсацией положительного пространственного заряда внутри ускоряющего промежутка. - Приборы и техника эксперимента, 1, 1980, с. 183.

(54) ИОИНО-ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИОННОЙ ОБРАБОТКИ

(57)Изобретение отИосится к ионной обработке материалов в области энер- гетического машиностроения. Цель изобретения - повышение качества и производ 1тельности процесса путем исключения потери ионов в процессе

их транспортировки от источника до изделия. Это достигается путем компен- . сации положительного пространственного заряда ионов посредством установки в области дрейфа ионного пучка двух электронньтх эмиттеров, построенных на принципе вторичной ионно- злектронной эмиссии. ПервьШ размещают в отверстии извлекающего электрода через прокладку из высокотемпературного тепло- и электроизоляционного материала. Второй - после второй линзы первой пары фокусирующей системы. Он выполнен в виде рассеченного по образующим усеченного конуса из материала с высоким коэффициентом вто ричной ионно-электронной эмиссии, yfc- тановленного большим основанием в сторону источника ионов, меньшим - в сторону обрабатываемого изделия. Это позволтига увеличить ток извлекае1мых-- .ионов, з еньшить расходимость пучка и, тем самым, повысить производительность и качество обработки изделий. 3 з.п. 5г-лы, 3 ил.

(Л

Изобретение относится к устройст- нам для лучевой обработки материалов н может быть использовано в энергетическом машиностроении.

Цель изобретения - повышение качества и производительности процесса путем исключения потери ионов в процессе транспортировки.

На фиг. 1 изображена схема-предла гаемрй ионно-оптической системы, на фиг. 2 - извлекающий электрод в разрезе, на фиг, 3 - характеристика работы кзадрупольных линз фокусиругацей системы.

На чертежах обозначено: X, Y - ос обжатия луча, U/i - потенциал первой линзы, Uij - потенциал второй линзы,

/:

О-.

iy/yr, - время работы линзЫ, in- время паузы (линза не работает, отклю- чена).

Ионно-оптическая система содержит газоразрядную камеру 1 с размещенным соосно ей извлекающим электродом 2, в который со стороны газоразрядно камеры 1 через прокладку 3 из двуокиси алюминия запрессована кольцевая вставка 4, рабочая поверхность которой имеет форму тора и выполняет роль дополнительного эмиттера электронов . Далее по koдy ионного луча 5 и соосНо ему расположены фокусирующая система 6, состоящая из первой 7 и второй 8 квадрупольных линз и отклоняющая система 9, состоящая из одной квадрупольной линзы. Каждая линза состоит Из четырех расположенных по окружности электродов 10. Перед отклоняющей системой 9 по ходу луча 5, но после электродов 10 второй фокусирующей линзы 8, размещен эмиттер электронов 11, выполненный в виде усеченного конуса, состоящий из изолированных секторов 12, 13, 14,15, размещённых ПО окружности между .. электродами 10 линзы отклоняющей системы 9. Секторы 12, 13, 14, 15 выполнены из материала с высоким коэффициентом вторичной эмиссии, например, из гексаборида лантана. Извлекающий электрод 2 (см. фиг. 2) снабжен кольцевой вставкой, внутренняя (рабочая) поверхность 16 которой вьтолнена з виде тора, т.е. с закруг jieHHOM на входе и выходе луча и с небольшим конусом, обращенным основанием навстречу движению ионного пучка. На оси X расположены сектор 12, 14, на оси Y - сектор 13, 15.

10

S5

25

30

20

35

0

5

0

5

На чертеже показаны также, обрабатываемое изделие 17, плазмообразукщий источник электроэнергии 1Я, высоковольтный источник питания 19 изрле- кающего электрода, источник питания первой 2Q и второй 21 линз фокусирующей системы 6, рабочий газ 22. Источник питания отклоняющей системы на чертежях не показан,

Ионно-оптическая система работает следукжшм образом.

Перед началом работы откачивают устройство до требуемой степени разрежения, производят напуск рабочего газа. Затем включают источник 18 - зажигается тлеющий разряд. Включают высоковольтный источник 19. Поскольку электрод 2 заряжен отрицательно, ои своим потенциалом вытягивает из отверстия газоразрядной камеры 1 ионный луч 5. Электроны в ионном луче практически отсутствуют, поэтому объемный зар яд луча 5 способствует его расхождению и, как следствие, уменьшению плотности ионного тока между газоразрядной камерой 1 и извлекающим электродом 2. Для снижения этого эффекта в извлекаюп(ий электрод 2 через прокладку 3 вставляют кольцевую вставку 4. Вылетающие из газоразрядной камеры 1 ионы бомбардируют рабочую поверхность 16 кольцевой вставки 4, и выбитые электроны. располагаясь вокруг ионного луча 5, рбразуют отрицательный объемный заряд, который, отталкиваясь от отрицательного заряда извлекающего электрода 2, сжимает ионный луч 5. В тоже время суммарный отрицательный заряд извлекаюп1его электрода 2 и вторичной эмиссии кольцевой вставки 4 позволяет извлечь из плазмы большее количество иоиов. Конструкция кольцевой вставки 4 в виде тора с небольшим конусом, основание которого обращено в сторону камеры 1, и наличие прокладки 3 из (см. фиг. 2) позволяют эффективно использовать как бы суммарную эмиссию электронов. В данной конструкции эмиссия электронов происходит в основном за счет ионного удара. Кольцевая вставка 4 позволяет достаточно хорошо компенсировать объемный заряд ионного пучка и осуществлять его поджатие, что облегчает его дальнейшую фокусирояку и транспортировку. Кроме того, сил не требует дополнительных истг-ччиков

палец 4 в рабочем положении по отношению -к стакану ,

Рассоединение замкового устройства производится за счет соответствзто щего принудительного увеличения эазор между кожухами 10, заполняемого упруго герметизирующей прокладкой 12« При этом происходит осевое перемещение стаканов 1 и по отношению к пальцу 4 в результате которого деформируется хотя бы одно из разжимных упругих колец 3„ При дальнейшем относитель- ном перемещении деформируемое упругое разжимное кольцо 3 попадает в его дополнительную проточку 7 и выносится из стакана 1, Далее, приложи к пальцу 4 определенное оСевое усилие, направленное на его вьшод из стакана I, таким же образом извлекают палец 4 вместе с упругим разтким- ным кольцом 3 из второго стакана I„

Наличие в замковом устройстве одинаковых стаканов 5 и упругих раз

ч а ю щ- ё е с я тем, что, с целью повьщ1ения удобства обслуживания и надежности при несоосности и перекосах соединяемых оболочек, оно снабжено упругими прокладками, раз- 15 мещенными в стыке соединяемых оболочек, запир.ающий палец выполнен с дополнительной проточкой, которой меньше внутреннего диаметра упругого кольца, расположенной между od- новной проточкой и заходной фаской и сопряженной с цилиндрической поверхностью пальца конусными участками, диаметр цилиндрического участка пальца между заходной фаской и дополжимных колец 3 обеспечивает сокраще- 25 нительной проточкой и диаметр основю ли 4838

содержащее установленные в зоне стыка соединяемых оболочек стаханы с кольцевым фиксирующим пазом на цилиндрической поверхности, расположенные в стакане упругое разжимное кольцо и запирающий палец с заходной фаской и проточкой на цилиндрической поверхности для фиксации разжимного кольца, о тч а ю щ- ё е с я тем, что, с целью повьщ1ения удобства обслуживания и надежности при несоосности и перекосах соединяемых оболочек, оно снабжено упругими прокладками, раз- 15 мещенными в стыке соединяемых оболочек, запир.ающий палец выполнен с дополнительной проточкой, которой меньше внутреннего диаметра упругого кольца, расположенной между od- новной проточкой и заходной фаской и сопряженной с цилиндрической поверхностью пальца конусными участками, диаметр цилиндрического участка пальца между заходной фаской и допол20

25 нительной проточкой и диаметр основ

ние номенклатуры изготовляемых деталей и взаимозаменяемость изделий при монтаже-демонтаже о Конструкция пальца обеспечивает простоту его изготовления. Наличие у него двух фиксирующих проточек 6 и 7 расгпиряет его функциональное назначение, превращая палец 4 в инструмент для извлечения упругих разжимных колец 3,

Формула изо. бретения

1,Замковое устройство преимуп(ест- вённо для теплоизоляционных оболочек.

Физ.2

ной проточки больше внутреннего диаметра разжимного кольца.

2о Устройство по П.1, о т л н - -ч а ю щ е е с я тем, что проточки нй 0 запирающем пальце выполнены на обоих его концах,

5 треугольника с выпуклыми и сопряженными посредством радиуса сторонами,

4,Устройство по п,1, отличающееся тем, что разжимнбе кольцо выполнено замкнутым.

:ft- ;

Фиг.З

ФилЛ

Фиг.5

имп

Фиг. 2

- п

ипп