202021. lajstromszámú szabadalom • Vákuum-eróziós plazmagyorsító
1 HU 202021 B 2 A találmány tárgya vákuum-eróziós plazmagyorsító, amely a műszaki fizikai kutatások területén, ezen belül a plazmatechnikában és különböző kutatási területeken alkalmazható. Ismertek olyan vezérelt vákuumkisülésen alapuló eszközök, amelyek vákuumban létrehozott ívkisülés felhasználásával működnek. Ilyen eszközöket ismertet például K. W. Hull: „Time delay in triggerd vákuum gap” (IEEE, Trans Electron devices, ED-13, N. 6, 1966.529. o.). Az üyen vezérelt vákuum-ívkisülés alapján működő eszközöknél az elektródák közötti villamos ív gyújtásának elősegítése céljából plazmaágyú alkalmazható, amellyel az elektródák közötti térbe plazmacsomagot juttatnak. Az elektródákra kapcsolt üzemi feszültség értéke általában több tízezer kV, ami a plazmán keresztül létrejövő ívkisülés gyújtásához elegendő. Az eróziós plazmagyorsítóknál az elektródák közötti üzemi feszültség lényegesen alacsonyabb, stacioner és váltóáramú gyorsítók esetében általában 10- 100 V nagyságrendű. Ez az üzemi feszültség nem alkalmas a plazmaágyúval létrehozott plazmacsomagban az átütés létrehozására, ezért a fenti gyújtási mód itt nem használható. Eróziós gyorsítókban a kisülés gyújtása leghatékonyabban és legegyszerűbben egy kiegészítő gyújtóelektróda segítségével, a gyújtóelektróda és a gyorsító katódja között létrehozott impulzusszerű átütés által biztosítható. A ka tód anyaga ennek során részben elgőzölög, izzó katódfolt közvetlen kialakulásához kedvező feltételek jönnek létre, és lehetővé válik a villamos átütés viszonylag alacsony üzemi feszültség mellett történő kialakulása. Az impulzusszerű átütés teljesítményének csökkentése és feszültségének mérsékelése érdekében a gyújtóelektróda és a katód közötti hézagot célszerű segédközeggel kitölteni. Az átütés Uy módon általában egy gyújtóelektródát a katódtól elválasztó szigetelőn lévő vezetőrétegen, vagy az elektródák közötti térbe az átütés pillanatában bevezetett gáz vagy gőz alakú közegen keresztül jön létre. I.G. Blinov és társai „Vakuum-Starkstrom-Plasmaeinrichtungen und deren Anwendung in der technologischen Ausrüstung der Mikroelektronik”, c. közleményükben (Teil II, 40. o., Elektronik, 1974) olyan elrendezést ismertetnek, amelynek katód és anód elektródái, továbbá gázszállító kollektora és gyújtóelektródája van, ahol a katód plazmaállapotba hozató anyagból készül. A gyorsítót vagy a katód gyújtóelektródával való érintkeztetésével, vagy a kollektoron keresztül történő gázbevezetés útján indítják, ami először a katód és a gyújtóelektróda között, majd a katód és az anód között is átütést eredményez. A fenti megoldás hátránya, hogy- a katód és a gyújtóelektróda érintkezésekor fokozott olvadásveszéllyel kell számolni, aminek hatása a gyújtóelektróda működésképtelenné válhat;- gázbevezetés útján megvalósított gyújtás r 'etében a villamos átütéshez szükséges nyomás eléréséhez meglehetősen nagy gázmennyiségre van szükség, így a kívánt nyomás kialakítása a vákuumtérben viszonylag időigényes művelet; a kollektornak a katód közvetlen közelében való elrendezése, és ezáltal a gázmennyiség csökkentése sem jelent kielégítő megoldást, hiszen a gáz a kollektorból felfeléés lefelé is kiáramlik, aminek következtében a kisülés létrejöttéhez a katód homlokfelületén és oldalfelületem azonos körülmények alakulnak ki, ami nem megengedett. A találmánnyal célunk vákuum-eróziós plazmagyorsító gyújtásbiztonságának növelése, és a gyújtást iniciáló kisülés villamos teljesítményének csökkentése. A kitűzött feladat megoldására olyan vákuum-eróziós plazmagyorsítót alakítottunk ki, amely vákuumkamrában elrendezett anódot és katódot, valamint gázbevezető kollektort és gyújtóelektródát foglal magában, ahol a katód plazmaállapotba vihető anyagból van kialakítva, ahol - a találmány szerint - a katód koaxiálisán elrendezett gyorsító fémemyővel és azon belül elrendezett szigetelővel van körülvéve úgy, hogy a gyorsító fémernyő a katód palástfelületével a gázbevezető kollektort valósítja meg, amely a katód gyújtóelektróda felé néző homlokfelületének magasságában a gyorsító fémemyő szűkülete révén szűkített kimenőkeresztmetszettel rendelkezik. A szűkített kimenőkeresztmetszet biztosítja az intenzív ívkisüléshez szükséges gáznyomás kialakulását. A gyújtóelektródát a találmány szerint előnyösen a vákuumkamra háza valósítja meg. A találmányt a továbbiakban a rajz alapján ismertetjük, ahol az 1. ábrán a találmány szerinti vákuum-eróziós plazmagyorsító példakénti kiviteli alakjának vázlatát tüntettük fel, blokkvázlat, illetve hosszmetszet formájában. Amint a rajzból kitűnik, a találmány szerinti vákuum-eróziós plazmagyorsítónak 1 katódja van, amely plazmaállapotba vihető anyagból készül. Az 1 katód körül 2 anód van elrendezve, amely felül 7 szigeteléssel van ellátva. A 7 szigetelés fölött gyűrű alakú 8 gyújtóelektróda van elrendezve. A 8 gyújtóelektróda kialakítható a plazmagyorsító vákuumkamrájának a rajzon nem ábrázolt házaként is. A találmány szerinti plazmagyorsító az 1 katódra és a 2 anódra csatlakozó 3 egyenáramú tápforrással, valamint az 1 katódra és a 8 gyújtóelektródára csatlakozó 9 egyenáramú tápforrással rendelkezik. A hengeres 1 katód koaxiális elrendezésű 4 gyorsító fémernyővel és azon belül elrendezett 5 szigetelővel van körülvéve. Az 5 szigetelőbe 10 bevezetőcsonk van beépítve. A 4 gyorsító fémemyő és az 5 szigetelő az 1 katód palástfelületével gázbevezető kollektort valósít meg. A 4 gyorsító fémernyőt a 2 anódtói 6 szigetelés választja el. A találmány szerinti plazmagyorsító a következőképpen működik: A 3 és 9 egyenáramú tápforrások üzembe helyezése után a 10 bevezetőcsonkon keresztül szükséges mennyiségű gázt juttatunk a gázbevezető kollektorba. Mivel a gázbevezető kollektor kimenő-keresztmetszete a 4 gyorsító fémemyő felső szűkületének köszönhetően jelentős mértékben leszűkül, a gáznyomás az 1 katód és a 4 gyorsító fémemyő közötti térben megnövekszik, eléri az intenzív glimmkisülés kialakulásához szükséges értéket. A glimmkisülést a térrészben világos parázsfény-jelenség kíséri, ami a gázplazma - 11 plazmasugár - magas ionizációfokára utal. Mivel a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
