154289. lajstromszámú szabadalom • Nagyhatásfokú, szennyezésmentes plazmaégő, spektroszkópiai fényforrás céljára

3 154289 4 Az ezen területre vonatkozó közlemények, lényegében a fenti elrendezésnek alig változtatott, legfeljebb stabilizáló tárcsákkal ellátott változatairól számolnak be. Van olyan szerző, aki a stabil szerkezet rovására külső elektródot és stabilizáló gyűrűt helyez el kiáramló plazmasugárban. E. Kranz egy fekvő ív elrendezésű és erre merőlegesen áramló, szennyezőmentes plazmasugarat termelő égő típust ismertet, illetve a vizsgálandó mintáknak a plazma sugárba juttatását oldotta meg. Ennek teljesítmény felvétele 4—12 kW, és maximálisan kb. 8—10 cm-es hasznosítható plazmasugarat képes előállítani az alaptípus esetében. A spektroszkópiai gyakorlatban, két típusra bontva került alkalmazásra. Az alapkutatások céljára egy nagy plazmaégő 10—14 kW teljesítmény felvétellel (400 V-nál) és gyakorlati célokra egy kisebb, 3—5 kW teljesítmény felvétellel (200 voltnál). A nagyobbik kb. 10 cm-es, a kisebbik kb. 2 cm-es hasznosítható plazmasugarat képes szolgáltatni. (Az irodalomból nem tűnik ki, hogy a „hasznosítható plazmasugár hossz"-on csak a sugár magjának hosszát értenék.) A közleményekben ismertetett konstrukciók igen vázlatosak és a kritikus részek megoldásának lényegét nem közlik. Elméleti megfontolások és az irodalom alapján a következőkben pontokba foglaltuk egy spektroszkópiai célokra megfelelő plazmaégő legfőbb követelményeit: A plazma ne tartalmazza és így ne emittálja a szerkezeti anyagok fémes szennyezőinek színkép vonalait, azaz szennyezőmentes legyen, (nem számítva a szennyezők közé a segédelektródként általában használatos szén vonalait.) A. spektroszkópiai céloknak megfelelően, kellően stabil és reprodukálható üzemű legyen. Legalább 1 cm-es, mérési célokra felhasználható, szabad maggal rendelkezzen. Gázok, folyadékok és poralakú minták bejuttathatok legyenek a plazmasugárba úgy, hogy közben azok ne szennyeződjenek és az általuk okozott szennyeződés ne juthasson a következő mintához. A d) pont célját szolgáló „adagoló-fej" úgy legyen kialakítva, hogy az anyag minél nagyobb felületen kerüljön a plazmával érintkezésbe, azaz a viszonylagos gerjesztési hatásfok, — adott fizikai-kémiai viszonyok esetén-, a lehető legnagyobb legyen. Legyen olyan mintatároló része, ahol a vizsgálandó anyag szennyezőmentesen tartható és onnan a kívánt időben, az adagolófejbe juttatható anélkül, hogy a plazmasugár alakját és stabilitását elrontaná. A fogyó, vagy szennyeződő alkatrészek könynyen cserélhetők és utánkészíthetők legyenek. A betáplált energiához képest jó hatásfokkal nyerjük a szennyezőmentes és kellő méretű plazmasugarat. A spektrográfoknál általában használatos elektród állványba befogható legyen. .A találmánnyal sikerült egy olyan plazmaégőt készíteni, amely ezeket a feltételeket teljes mértékben kielégíti, illetve túl is teljesíti. Az új égő megfelelő kialakítás mellett 45 V ívfeszültség esetén 20—40 amper áramfelvétellel működik, azaz 0,9—1,8 kW-al képes 10—30 mmes szabad, hasznosítható maghosszúságú és kb. 5 150 mm teljes hosszúságú, fémes szennyezőmentes plazmasugár előállítására. Ez a legfejlettebbnek ismert Kranz-féle égő hatásfokának több mint háromszorosa, annál lényegesen egyszprűbb felépítés mellett. 10 Az égő bármilyen szokásos semleges gázzal üzemeltethető, átlagosan 5—10 l/perc összes gáz felhasználással. A méretek változtatásával a teljesítmény nagyobb határok között is változtatható. 15 A találmány tárgyát képező függőleges elrendezésű plazmaégő vázlata a 3. ábrán látható. Az ív a 12 anód és 13 csőkatód között jön létre. A begyújtás a 16 plazma kilépőnyílás és a 13 csőkatód furatán keresztül, egy grafitpálca se-20 gítségével történik. Az ívcsatorna hosszát és irányát, elsődlegesen a vízhűtéssel ellátott 14, 15 stabilizáló tárcsák szabják meg. A 13 csőkatód egységet képez a 16 plazma kilépő-nyílással és 17" mintabevezetőcsővel ellátott 18 katód haranggal, 25 valamint a 19 katódtömb tisztaságát védő 20 védőgyűrűvel. Ezek az elemek együtt alkotják az adagoló fejet. A por- és folyadékminták esetén szennyeződő, valamint fogyó 13 csőkatód, és a szennyeződő védőgyűrű minden új mintánál csegö rélendő. A 17 mintabevezető cső és a 18 katód harang is cserélendő, de tisztítás után újra felhasználható. A vízhűtéssel ellátott 21 katódtartó tárcsa fészkében rögzíti, a 22 szigetelő gyűrűnek tá£5 masztva az adagoló fej alkatrészeit. A vízhűtéssel ellátott 23 anódtartó tárcsa ehhez hasonlóan, fészkében — a 24 szigetelő gyűrűnek támasztva "— rögzíti, a plazmát szolgáltató gáz bevezetésére és az ív stabilizálására, — a cserélhető 25 40 anődbetét körül elhelyezett —, 34 furatokkal ellátott 12 anódot. Az anód alatt helyezkedik el a 26 anódkamra, mely a bevezetett géz esetleges finom szűrését és a furatok egyenletes gáz elletását .biztosítja. 42 Alakját és jellegét a cserélhető 27 anódkamra betét szabja elsősorban meg, melyet a menettel ellátott 28 szorító sapka rögzít a 29 gázbevezető csővel együtt. A plazmát szolgáltató gázt a 30 nyíl irányában vezetjük be. 50 A stabilizáló tárcsák helyzetét a 31 fémgyűrű rögzíti. Az egész égőfejet két db, a 32 furatokon át vezetett és a menettel ellátott 33 furatokba becsavart — a rajzon nem ábrázolt — szigetelő, illetve szigetelt szorítócsavar fogja ősze. 55 Célszerűen a 12, 13, 17, 18, 19, 20, 25 alkatrészek spektráltiszta grafitból, a 14, 15, 21, 23, 28, 31 alkatrészek vörösrézből, a 27, 29 alkatrészek teflonból készülnek. „„ Szabadalmi igénypontok: feu 1. Függőleges elrendezésű egyenáramú ívvel gerjesztett plazmaégő, amely két elektródot, legalább egy stabilizáló tárcsát, gázhozzávezető csövet, valamint plazmasugár kivezető nyílással 65 ellátott adagolófejet tartalmaz, azzal jellemezve, 2