Низьковакуумні газорозрядні електронні гармати і їх використання в електронно-променевих технологіях - Автореферат

У той же час для багатьох вакуумних технологічних процесів таких як: одержання покриттів у середовищі реакційного газу, вирощування кристалів, інженерії поверхні матеріалів, зонної плавки, плазмохімія, космічних досліджень у верхніх шарах атмосфери, діагностичних електронно-променевих пристроїв і ряду інших, потрібні прості по конструкції ЕГ, що працюють при високому залишковому тиску газу до 1000 Па. Рішення цієї складної проблеми неможливо без проведення комплексу теоретичних і експериментальних досліджень, фізичного й математичного моделювання процесів для створення ЕГ різного призначення, що безпосередньо працюють у середовищі середнього й низького вакууму, що і є центральним завданням цієї роботи. Дисертаційна робота виконана відповідно до основних наукових напрямків державних наукових, науково-технічних програм пріоритетних напрямків розвитку науки України, міжнародних наукових програм активних космічних досліджень проектів "АПЕКС" та "Cospar" і планів науково-дослідних робіт Національної металургійної академії України (НМЕТАУ), у рамках НДР: «Розробка електронної газорозрядної гармати з холодним катодом, що працює при підвищеному тиску» (№ Др 81082816, 1982-1983 р. Здобувач - науковий керівник теми); «Розробка електронної газорозрядної гармати для геофізичних аеростатних досліджень» (№ Др 01.82.304535, 1982-1986 р. Здобувач - науковий керівник); «Дослідження, розробка й виготовлення газорозрядних пристроїв для генерації потужних електронних пучків» (№ Др 01.83.0045647, 1985 р. Метою роботи є розвиток наукових основ створення газорозрядних електронних гармат з анодною плазмою, що працюють в області тисків середнього й низького вакууму (10...1000 Па), розробка з їхнім використанням ряду конструкцій низьковакуумних газорозрядних електронних гармат (НГЕГ) різного призначення й доказ їхньої ефективності шляхом рішення на їхній основі ряду наукових і технічних завдань: модифікації поверхні, діагностики газових потоків; створення автономних електронних прискорювачів; одержання покриттів у середовищі реакційного газу; зонної плавки й вирощування кристалів. Досягнення цієї мети вимагало рішення наступних основних задач: 1.Провести аналіз відомих способів одержання електронних пучків і на його основі обґрунтовано вибрати спосіб створення конструкції електронної гармати, що безпосередньо працює в середньому й низькому вакуумі.Іони й нейтральні частки, ударяючись об катод, вибивають із його поверхні швидкі електрони ЕБ, які прискорюються в міжелектродному проміжку, де сконцентрована практично вся висока напруга, й на виході утворюють електронний пучок ЕП. Запропонована концепція єдиного підходу до питання проектування НГЕГ і моделі її розрахунків дозволили створити різні конструкції НГЕГ і на їхній основі вирішити цілий ряд практичних проблемних задач. Тому в якості параметра, що характеризує вплив тиску газу Р на ВАХ НГЕГ, запропоновано використовувати її крутість і проблема підвищення робочого тиску ГЕГ може бути вирішена за рахунок зниження миттєвої крутості S ВАХ зі збільшенням P за рахунок зменшення DI, у наслідку незалежності DU від Р. Створено методику розрахунку ізоляторів і ізоляційних проміжків у НГЕГ, що забезпечує електричну міцність по наступних можливих шляхах електричного пробою ізоляції: через газовий проміжок? по обєму твердого діелектрика? уздовж поверхні твердого діелектрика і через проміжок плазма - катод. Для розрахунку усередненої концентрації електронів ne виведена наступна формула ne= nexp(2?L/L)CL=2,4806•1010 •f 2 (?L/L)CL (9) де f - частота зондувальної хвилі виміряється в [ГГЦ]; CL - коефіцієнт, обумовлений розподілом концентрації електронів (CL» 1 при 0,2NEKP> ne МАХ); L - довжина шару плазми в [см]; NEKP - критична концентрація електронів, при якій частота зондувальної хвилі f дорівнює плазмовій частоті; DL - довжина переміщення поршня в [см].Скануючий по поверхні покриття ЕП дозволяв створювати на поверхні матеріалу високі питомі потужності в діапазоні 106…1015 Вт/м2 і оплавляти покриття. Покриття характеризується нерегулярною сильно пористою поверхнею. Після обробки ЕП поверхня покриття оплавляється і її структура з оксиду значно поліпшується: пористість зникає, шорсткість зменшується, спостерігається її глазурування. Це повязане з тим, що ЕП оплавляє одночасно як покриття, так і підложку, що приводить до росту дифузії й відповідно до зростання адгезії. Виконано дослідження, по створенню технології боровання сталевих виробів шляхом оплавлення на їхній поверхні, скануючим ЕП, порошкоподібного карбіду бору з органічним наповнювачем з використанням НГЕГ типу ЕГГ-9 і ЕГГ-6 [23, 40, 46].Сукупність наукових положень і технічних розробок, представлених у дисертації становить рішення актуальної науково-технічної проблеми створення низьковакуумних газорозрядних електронних гармат, що працюють у середньому й низькому вакуумі (10...1000 Па). Показано, що для рішення цієї проблеми доцільно взяти за основу газорозрядні електронні гармати, що працюють на принципі витягу ел

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ