WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

При этом различие в токах стержней, как следует из рис. 5, достигает значительных величин. В то же время в экспериментах с двумя вольфрамовыми стержнями различие в токах стержней не превышало 5%, что свидетельствует об идентичности условий, в которых Рис. 6. Зависимости тока стержневого катода (1) и напрянаходятся в разряде оба стержня, и о том, что в жения горения от тока разряда: 2 — экспериментальная, случае использования стержней из вольфрама и рения 3 — расчетная.

Журнал технической физики, 2004, том 74, вып. 106 А.П. Семенов, И.А. Семенова Температура катодного стержня определяется балан- проявляются благодаря накаливанию катода плазменсом энергии, выделяемой ускоренными в катодном паде- ными ионами, ускоренными на катод электрическим нии потенциала ионами и излучаемой стержнем полем пристеночного слоя. При этом отпадает необходимость использования накальных цепей, содержащих Tc =(K2IiUd)1/4, (5) сильноточные вакуумные токовводы, и мощных накальных источников питания, требующих высоконадежной где Ii — ионный ток на стержень, Ud —напряжение электрической изоляции, так как обычно находятся под разряда, K2 =(6Lrc )-1; L и rc —длина и радиус высоким электрическим потенциалом поля, ускоряющестержневого катода соответственно, — излучательная го из плазмы ионы. Одностороннее крепление стержспособность; — постоянная Стефана-Больцмана.

ня за участок, примыкающий к охлажденному торцу, Соотношение для тока термоэлектронной эмиссии предельно упрощает конструкцию электронно-ионного стержня с учетом действующего у поверхности электриисточника, позволяет устранить действие разрушающих ческого поля приводится к виду механических напряжений, возникающих обычно при нагревании и охлаждении прямонакальных катодов и -1/Ie = K3Tc2 exp(K4Ud - K5Tc-1), (6) при работе катодов в сильном магнитном поле. Прямонакальные катоды эффективно эмитируют электроны где K3 = ASc, Sc = 2rcL, K4 =(e11Mi)1/при пропускании накальных токов десятки ампер. В этом (25/22k4K20Sc)-1/4, 0 — диэлектрическая послучае возможен перегрев катода на сравнительно костоянная, Mi — масса иона, e — заряд электрона, K5 = ротком участке, вследствие чего срок службы катода = e0k-1, e0 — эффективная работа выхода.

сокращается. В сравнении стержневой катод сохраняет Подставляя (4)-(6) в (1), находим связь Ud с Id свои рабочие характеристики даже при предельном утончении до 10-2 mm в зоне интенсивного нагрева.

-1/-K1Id = K6Tc4Ud + K3Tc2 exp K4Ud - K5Tc-1, (7) Падающий характер зависимостей напряжения горения от тока разряда и пропорциональный рост плотности -где K6 =(1 + )K2.

катодной плазмы с наращиванием тока разряда до преРасчетная зависимость Ud(Id), полученная при подстадельных значений 2 A, определяемых плавным переновке экспериментальных значений Tc при различных ходом тлеющего разряда с полым катодом в дуговой значениях тока разряда с вольфрамовым стержневым разряд, обусловливают рекордно высокие технологичекатодом, приведена на рис. 6. Видно, что падающий ские характеристики ионных и электронных источников характер вольт-амперной зависимости магнетронного в рассмотренном варианте электродов с полым каторазряда с разогревающимся катодным стержнем модом. Напряжение горения 85-180 V, ток разряда 2 A, жет быть обусловлен термоэлектронной миссией катодток ионного пучка 0.1-0.15 A, цена извлеченного иона ного стержня в рассматриваемых экспериментальных 1-2 W/mA, что в 2-5 раз ниже, чем у типовых ионных условиях. Это подтверждается также более низкими источников, ток электронного пучка 1 A, энергетическая значениями напряжений горения разряда с катодныэффективность 15 mA/W, что в 6 раз выше электронных ми стержнями, обладающими более высокими термоэмиттеров на основе отражательного разряда с полым эмиссионными свойствами. Рассмотренная электронная катодом. Эмиссионные ионные и электронные токи на структура магнетронного разряда с полым катодом и выходе такого эффективного газоразрядного источника катодным стержнем позволяет реализовать эффективмогут быть существенно увеличены после плавного пеную эмиссию заряженных частиц из приосевой плазмы реключения тлеющего разряда в режим диффузионного разряда с током электронов, составляющим 0.4-0.горения дугового разряда Id > 2A.

от тока разряда, ионов — 0.08-0.12. Корреляция эмиссионной характеристики с зависимостью плотности плазмы от разрядного тока, измеренной в отсутствие Заключение ускоряющего напряжения, косвенно свидетельствует о незначительном влиянии эмиссии на плотность плазмы Электродная схема магнетронного разряда с полым в разряде, а также разрядного тока на площадь от- катодом позволяет более рационально решить задачу крытой эмиссионной поверхности плазмы. Достигнутые генерирования сильноточных ионных пучков с низкой плотности эмиссионного электронного тока 40 A/cm2 и ценой извлеченного иона и электронных пучков с высоионного 0.6-0.75 A/cm2 указывают на весьма высокие кой энергетической эффективность [4,5]. Рассмотренные эмиссионые свойства плазмы магнетронного разряда с свойства разряда позволяют получать плазму более полым катодом. На этом принципе разработан источ- высокой плотности благодаря термоэмиссии электронов, ник ионов и электронов с неохлаждаемым стержневым приводящей с ростом тока разряда к плавному переходу катодом (рис. 2). Несмотря на то что катодный стер- магнетронного разряда с полым катодом в сильноточный жень накаляется в разряде до температуры электрон- режим горения вакуумной дуги без катодного пятна и ной эмиссии, такому катоду нехарактерны общеизвест- выявляют более широкие возможности его применения, ные недостатки прямонакальных катодов. Преимущества такие как формование (затачивание) ионным распылеЖурнал технической физики, 2004, том 74, вып. Тонкие пленки углерода. I. Техника выращивания пучками заряженных частиц нием вольфрамовых острий (игл), эффективное генерирование атомарного водорода высокотемпературной активацией молекулярного водорода, что особенно важно при выращивании тонких пленок алмазоподобного углерода и обработки поверхностей полупроводников.

Работа поддержана INTAS (проект № 2001-2399) и получила частичную финансовую поддержку Лаврентьевского конкурса молодых ученых СО РАН (проект № 37).

Список литературы [1] Семенов А.П. Пучки распыляющих ионов: получение и применение. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 1999. 207 с.

[2] Семенов А.П. // А.С. SU 1375024. МКИ Н 01 J 17/00. 3/02.

1985.

[3] Завьялов М.А., Крейндель Ю.Е., Новиков А.А. и др. Плазменные процессы в технологических электронных пушках.

М.: Энергоатомиздат, 1989. 256 с.

[4] Семенов А.П., Семенова И.А. // Изв. вузов. Физика. 2001.

№9. С. 69–76.

[5] Семенов А.П., Семенова И.А. // Тр. V Междунар. конф.

„Вакуумные технологии и оборудование“. Харьков, 2002.

С. 227–235.

Журнал технической физики, 2004, том 74, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.