[其他]多束金屬和氣體粒子束發(fā)生裝置

無效

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• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN1004664B
• 公開（公告）日: 1989-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江興流
• 申請（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，放電室內(nèi)就產(chǎn)生一定重復(fù)頻率的脈沖放電，這時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“等離子體泡”，脈沖電子束和離子束就是由這個“等離子體泡”中產(chǎn)生的。

多極板放電室是一種結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、能量轉(zhuǎn)換效率高的毫微秒脈沖束流發(fā)生裝置，實驗結(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，不同金屬極板上的孔數(shù)可以相同也可以不同，孔數(shù)不同時多用于產(chǎn)生電子束，孔數(shù)相同時主要用于產(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。孔和極板的多少可根據(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放電室的放電電壓，當(dāng)外加電壓升高到某一值時，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，可以看成是全部外加電壓加在縮短了一個間隙的放電室兩端，分配在未放電的各個間隙上的電壓相應(yīng)升高，也即電場升高，接著鄰近陰極的第二個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，最高的電場強(qiáng)度將出現(xiàn)在緊靠放電室陽極的那個間隙上，在這個間隙上將發(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)生金屬離子束的實施例的主視圖。

圖2為放電室的俯視圖。

圖3為另一種實施例。

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。