Установка для измерения газодиффузных характеристик материалов в условиях ионной бомбардировки Советский патент 1988 года по МПК H05H1/00 

( 4 4;:

00

ел Изобретение относится к области техи1-1ческой физики и предназначено для исследования газодиффузных харак теристик материалов первой стенки термоядерных реакторов. Известна установка для измерения проницаемости и других характеристик материалов, содержащая камеру с проб ным газом, измерительную камеру и герметичную стенку, разделяющую камеры и выполненную из исследуемого образца. Недостатком этой установки является то, что она не позволяет моделировать ионное облучение образца. Известна установка для измерения газодиффузных характеристгас материалов в условиях ионной бомбардировки, содержащая камеру с пробным газом, измерительную камеру, стенку, выполненную из испытуемого материала, и источник ионов пробного газа, расположенный в камере с пробным газом. Недостатком этой установки является что она не позволяет воздейство вать на испытуемый материал пучком ионов с широким и регулируемым энергетическим спектром, содержа1ч;им разнородные ионы, без применения нескольких независимых ионных источнико и получать непрерывный энергетически спектр ионов. Установка сложна з эксплуатации. Целью изобретения является попуче ние непрерывного регулируемого энергетического спектра ионов и упрощени эксплуатации установки, расширение диапазона измерений. Цель достигается тем, что в установке для измерения газодиффузных ха рактеристж материалов в условиях ионной бомбардировки, содержащей камеру с пробным газом, измерительную камеру, выполненную из испытуемого материала, герметичную стенку, разде ляющую камеры, и источник ионов проб ного газа, расположенный в камере с пробным газом, последний выполнен в виде разрядной системы Пеннинга, в которой катод образован герметичной стенкой, разделяющей камеры и соединенной с ними через упругие элементы На чертеже изображена установка, содержащая корпус 1, в котором с тгомощью электрического изолятора- 2 установлен сотЬобразный анод 3, катод образованный герметичной стенкой и выполненньй из исследуемого материала. Катод А герметично присо- чинен к корпусу с помощью диэлектри.еских разъемов 5, обеспечиваю1чих измерение разрядного тока на катод, и сильфонных компенсаторов 6, обеспечиваюцих возможность плавного изменения расстояния от катода А до анода 3 без нарушения герметичности камеры. Анод 3 снабжен электрическим высоковольтным вводом 7. К корпусу 1 присоединены система высоковакуумной откачки 8 и блок напуска пробного газа 9, а также не показанные на схеме средства вакууметрии, газоанализа и диагностики разряда. Разрядная камера помещена в магнитное поле, возбуждаемое с помощью обмотки 10, охватывающей магнитопровод 11 с полюсными наконечниками 12. Установка состоит из трех независимьгх камер: камеры с проб.ным газом и двух измерительных, с автономными системами откачки, вакуумметрии., газоанализа и газонапуска. Каждая из двух одинаковых измерительных камер состоит из плоского Коробчатого корпуса 13, к которому посредством переходника 14 подсоединены система измерения потока газа 15; система высоковакуумной откачки 16, а также не показанные на.схеме средства вакуумметрии, газоанализа и измерения температуры катода. Одна из стенок корпуса 13 образована катодом А, герметично присоединенным к корпусу 13 посредством диэлектрических разъемов 5. В .полости корпуса 13 установлен блок регулирования температуры катода. В упрощенном варианте одна из измерительных камер может отсутствовать. Установка работает следующим образом. После вакуумирования и вакуумной тренировки камер в обмотку 10 подается постоянный электрический ток, в результате чего в разрядной камере возбуждается магнитное поле, индукция которого регулируется изменением силы тока. При подаче на анод 3 электрического напряжения масштаба нескольких киловольт и напуске в камеру посредством блока 9 потока пробного газа (дейтериево-тритиевая смесь) между анодом 3 и катодом 4, образующими в совокупности разрядную систему Пеннинга, зажигается разряд, плотность тока которого пропорциональна давлению пробного газа и зависит.

кроме того, от индукции магнитного поля, электрического напряжения и расстояния между анодом 3 и катодом 4 Катод 4 при этом бомбардируется потоками ионов дейтерия и трития, энергетический спектр и интенсивность которых регулируется вьппеу казан ними параметрами.

Поток газа, диффундирующий через катод 4, вьщеляется в измерительной камере и индуцируется с помощью системы измерения 15. Известность параметров разряда, газового потока в измерительной камере и температура катода позволяют определить константу растворимости, коэффициент диффузии, скорость газовьщеления, скорость реэмиссии внедренных газовых ионов и

другие газодиффуэные характеристики материала катода в зависимости от энергии, плотности и состава ионного потока, бомбардирующего катод.

t

Установка обладает рядом существенных преимуществ перед известными. Она позволяет проводить измерения при

облучении образцов ионами и нейтральными атомами дейтерия, трития и других газов впфокого и непрерывного энергетического спектра, что соответствует реальным условиям пристеночной

области термоядерного реактора. Она отличается также простотой изготовления и эксплуатации, вдвое большей скоростью измерений, компактностью, меньшей стоимостью и энергоемкостью.

УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГАЗОДИФФУЗНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ ИОННОЙ БОМБАРДИРОВКИ, содержащая камеру с пробным газом, измерительную камеру, выполненную из испытуемого материала, герметичную стенку, разделяющую камеры, и источник ионов пробного газа, расположенный в камере с пробным газом, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона измерений путем получения непрерывного регулируемого энергетического спектра ионов и упрощения эксплуатации установки, источник ионов выполнен в виде разрядной системы Пеннинга, в которой катод образован герметичной стенкой, разделяю1)1ей камеры и соединенной с ними через упругие элементы. S