[其他]多束金屬和氣體粒子束發(fā)生裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85100610
• 申請(qǐng)日: 1985-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN1004664B
• 公開（公告）日: 1989-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江興流
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州大學(xué)
• 代理公司: 蘭州大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 郭書軍;吳大明

多束金屬和氣體粒子束發(fā)生裝置，放電室由金屬極板和絕緣片交替迭起構(gòu)成，金屬極板上至少有兩個(gè)孔，不同金屬極板上的孔數(shù)相同或不同。該裝置可產(chǎn)生多束電子束和金屬離子束，處理面積大，被處理材料的表面性能將產(chǎn)生很大的變化，應(yīng)用范圍很廣。

一種粒子束發(fā)生裝置。

已有的粒子束發(fā)生裝置只能產(chǎn)生一束雙粒子束：電子束和離子束，其核心是多極板放電室，放電室由金屬極板和絕緣片交替迭起粘接而成，絕緣片和金屬極板的厚度為0.8～2毫米，金屬極板中心孔徑為0.8～2毫米，整個(gè)放電室放在真空環(huán)境或高壓絕緣氣體中，以保證足夠高的絕緣強(qiáng)度，當(dāng)裝置內(nèi)充以某種氣體（氣壓為1～100pa）外加直流電源調(diào)到某一電壓（20～80KV），調(diào)整氣壓到某一值時(shí)，放電室內(nèi)就產(chǎn)生一定重復(fù)頻率的脈沖放電，這時(shí)在放電室兩端能觀察到脈沖電子束和離子束。

有人提出一種放電模型叫“等離子體泡”模型，這種模型認(rèn)為：在放電室陰極附近有一個(gè)“等離子體泡”，脈沖電子束和離子束就是由這個(gè)“等離子體泡”中產(chǎn)生的。

多極板放電室是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、能量轉(zhuǎn)換效率高的毫微秒脈沖束流發(fā)生裝置，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種裝置有誘人的應(yīng)用前景，潛在的應(yīng)用范圍很廣。

但是，由于這種裝置只能產(chǎn)生單束雙粒子束，處理面積小，進(jìn)行大面積處理時(shí)很不方便，效率很低，而且只能產(chǎn)生氣體粒子束。

為了方便大面積處理，就需要設(shè)計(jì)多束粒子束發(fā)生裝置，但由于“等離子體泡”模型不能完美地解釋氣體的放電過程，所以至今這種裝置還沒有問世。

本發(fā)明的任務(wù)是設(shè)計(jì)多束金屬和氣體粒子束發(fā)生裝置。

該裝置的核心即放電室也由金屬極板和絕緣片構(gòu)成，但金屬極板上的孔至少是兩個(gè)，不同金屬極板上的孔數(shù)可以相同也可以不同，孔數(shù)不同時(shí)多用于產(chǎn)生電子束，孔數(shù)相同時(shí)主要用于產(chǎn)生金屬和氣體混合離子束，用這種混合離子束對(duì)材料表面進(jìn)行處理，可使材料的表面性能產(chǎn)生很大變化?？缀蜆O板的多少可根據(jù)需要確定。

氣體放電過程用巴申曲線Ub＝f（p.d）描述，式中Ub為放電電壓，p為氣壓，d為電極間距離，多極板放電室的結(jié)構(gòu)和幾何形狀使得相鄰電極組成的單間隙的放電電壓高于整個(gè)放電室的放電電壓，當(dāng)外加電壓升高到某一值時(shí)，放電室內(nèi)將首先出現(xiàn)輝光放電。眾所周知，在輝光放電的情況下，陰極附近由于空間電荷的積累而出現(xiàn)陰極壓降，這將導(dǎo)致陰極附近的第一對(duì)金屬極板組成的間隙首先放電，而外接電容上的電壓不能突變，這時(shí)，可以看成是全部外加電壓加在縮短了一個(gè)間隙的放電室兩端，分配在未放電的各個(gè)間隙上的電壓相應(yīng)升高，也即電場(chǎng)升高，接著鄰近陰極的第二個(gè)間隙基于同樣的原因而放電，這一過程繼續(xù)下去，間隙的擊穿從陰極傳播到陽極，未被擊穿的間隙上將出現(xiàn)越來越高的過電壓，可以推斷，最高的電場(chǎng)強(qiáng)度將出現(xiàn)在緊靠放電室陽極的那個(gè)間隙上，在這個(gè)間隙上將發(fā)生所謂的“真空二極管”過程，也就是從局部電子發(fā)射、表面微突爆炸、陰極等離子體、自收縮電子束發(fā)射到自收縮離子束發(fā)射，當(dāng)“二極管”成為導(dǎo)電通道后，電子束和離子束的發(fā)射停止，各個(gè)間隙很快恢復(fù)其絕緣性能。隨著加在放電室的電壓的恢復(fù)，將開始第二次放電。在放電過程中，作用在稱作“二極管”的間隙的電壓不斷升高，因此稱之為“電場(chǎng)遞增效應(yīng)”。

該裝置除有單束裝置的優(yōu)點(diǎn)外，最突出的優(yōu)點(diǎn)是處理面積大，并且可以產(chǎn)生金屬離子束，特別是高熔點(diǎn)金屬離子束，如鈦、鉬等。

圖1為一種產(chǎn)生金屬離子束的實(shí)施例的主視圖。

圖2為放電室的俯視圖。

圖3為另一種實(shí)施例。

圖中1為離子束，2為絕緣片，3為金屬極板，4為充電電阻，5為外接電容，6為電子束，7為金屬片，8為被處理材料。