Катодный узел газоразрядных устройств Советский патент 1992 года по МПК H01J1/20 

fo

установлена цилиндрическая, вставка 7 из магниевого сплава с плоским рабочим торцом, при этом указанный торец расположен в срединной плоскости между первыми двумя источниками А магнитного поля со стороны глухого торца катода, Источники k могут быть выполнены в виде постоянных магнитов с продольной намагниченностью, установленных так, что направления намагниченности соседних магнитов встречны. Благодаря перечисленным признакам,у значительной части периферийной зоны плоского торца вставки 7 магнитное поле имеет преимущественно радиальный характер при квази- ; продольном характере электрического поля вблизи поверхности указанной I

;

7252884

зоны на торце вставки. Это создает условия для возникновения электрического дрейфа электронов, увеличиваю.

, щего их пробег, а следовательно, и .j эффективность ионизации газа вблизи рабочего торца вставки. Кроме того, выполнение вс.тавки из магниевого спла-; ва снижает работу выхода не только на

to поверхности вставки, но и на остальной части внутренней поверхности полого катода вследствие распыления вставки и оседания распыленного мате-- риала на указанной поверхности. Все

J5 это снижает напряжения горения разряда и, соответственно, теплонапряжен- ность катода, увеличивает срок его службы 1 ил о

Изобретение относится к технике газоразрядных устройств, в частности к катодным узлам таких устройств, и может быть использовано в электронной, радиотехнической и других отраслях промышленности. Целью изобретения является увеличение срока службы и снижение теплонапряженности катода. Цель достигается тем, что в катодном узле, содержащем полый катод в виде цилиндрической трубы 1 с одним глухим торцом, закрытым -крышкой 2,

Изобретение относится к газоразрядным устройствам, в частности к ; катодным узлам таких устройств на основе плазмы низкого давления, может быть использовано в электронной, радиотехнической и других отраслях промышленности и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 681476.

Целью изобретения является увеличение срока службы и снижение теплонапряженности катода за счет уменьшения напряжения горения разряда.,

На чертеже представлена конструктивная схема предлагаемого устройства.

Узел содержит полый катод в ви- де отрезка цилиндрической трубы 1 с крышкой 2 и фланцем 3, источники магнитодвижущей силы - постоянные магниты 4, установленные кольца 5,; гайку 6 цилиндрическую вставку 7 и шпильку 8

Крышка 2 образует глухой торец полого катода, в ней может быть вы- полнено отверстие для подвода газа. Установленные кольца 5 задают расстояние между постоянными магнитами 4. Магниты имеют продольную намагниченность и установлены так,, чтоы направления намагниченности соседних магнитов направлены встречно. Вставка 7 выполнена из магнитного сплава, имеет плоский рабочий торец и уста-

0

5

/ювлена в полости так, что указанный торец расположен в срединной плоскости, разделяющей первые два магнита со стороны глухого торца катода. Узел работает следующим образом, В полости катода формируется система магнитных ловушек, гиперболиче-- ского типа, создающих условия для локального накопления частиц. При возбуждении разряда положительный столб заполняет внутренний объем катодной полости, при этом большая часть разрядного напряжения приложена к участку пространства между.

Q внутренней поверхностью полости и внешней границей положительного столба/, формируя катодное падение потенциала. Поскольку торцовая поверхность вставки 7 лежит в плоскости

5 между двумя соседними магнитами, ближайшими к крышке катода, силовые линии индукции магнитного поля имеют преимущественно радиальный компонент в области полости, прилегающей .

0 к рабочему торцу вставки 7 по крайней мере у периферийных ее частей. Вектор электрического поля катодного падения направлен перпендикулярно торцовой поверхности вставки.

ij Таким образом, в данной области выполняются условия для замкнутого дрейфа электронов в скрещенных элек трическом и магнитном полях. Повыше ние эффективности ионизации за счет

искривления траекторий электронов приводит к повышению плотности ионного тока на вставку 7. Кроме того, дополнительное повышение эффективности эмиссии электронов с поверхности вставки достигается за счет выбора материала с низкой работой выхода на основе магниевого сплава.

Все это обусловливает положительный эффект, получаемый при использовании изобретения, который выражается в том, что вследствие указанного повышения эффективности эмиссии электронов, происходит снижение напряжения зажигания и горения. Это приводит к снижению тепло- напряженности катода и увеличению срока его службы.

Если диаметр вкладыша значительно меньше диаметра катодной полости, то уменьшается площадь активной эмиссионной поверхности, на которой реализуются условия для замкнутого дрейфа электронов, при этом уменьшается эффективность эмиссии полого катода. К этому же эффекту приводят изменения положения торцовой поверхности вставки относительно серединной плоскости между двумя соседними магнитами. Размещение рабочего торца вставки в этой плоскости приводит к снижению его эффективности.

Эксперименты показали, что применение вставки в полом катоде обес7252886

печивает существенное снижение разрядного напряжения. Напряжение горения разряда в большом диапазоне токов без вставки составляет величину 320-350 В (рабочий газ - аргон, давление в газоразрядной камере в диапазоне 0,1-0,5 мм рт.ст.). При использовании вставки напряже10 ние горения разряда снижается до величины 120-150 В при идентичных условиях, что соответствует уменьшению вводимой в разряд мощности, и, соответственно, термонапряженности

15 примерно в 2,5 раза. В совокупности с уменьшением скорости распыле- . ния вставки это приводит к увеличению срока службы катода.

20 ф

о р м у л а

и з о б р е т е ни я

Катодный узел газоразрядных устройств по авт.св. V 68Ц76, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения срока службы и снижения теплонапряженности катода за счет уменьшения напряжения горения разряда, он снабжен цилиндрической ;вставкой из магниевого.сплава с пло ским торцом установленной в глухом торце полости катода -так, что указанный плоский торец вставки расположен в средней плоскости между первыми двумя магнитами со стороны

упомянутого глухого торца полости катода,