空心阴极等离子体电子枪研究
- 格式:pdf
- 大小:170.67 KB
- 文档页数:6
(10)授权公告号 CN 202201959 U(45)授权公告日 2012.04.25C N 202201959 U*CN202201959U*(21)申请号 201120286047.0(22)申请日 2011.07.30C23C 14/35(2006.01)(73)专利权人中山弘建地址日本国东京都稻城市矢野口1716-1(72)发明人中山弘建(74)专利代理机构东莞市中正知识产权事务所44231代理人徐康(54)实用新型名称一种LaB 6空心阴极电子枪多功能离子镀膜机(57)摘要本实用新型涉及一种LaB 6空心阴极电子枪多功能离子镀膜机。
现有复合离子镀膜机没有解决膜层中的大颗粒问题,离化率低。
本实用新型由LaB 6空心阴极电子枪、八角形真空室、集束线圈、辅助阳极、长方形法兰、多弧阴极靶、磁控溅射靶、抽气口、高阀、分子泵、粗抽泵和维持泵构成。
八角形真空室上部中心处设置有LaB 6空心阴极电子枪,上下部边缘设置有集束线圈,真空室通过抽气口与高阀相连,高阀底部与分子泵相连,分子泵前级与维持泵相连,炉体底部与粗抽泵相连。
真空室侧面六个面设置有长方形法兰,其余两个面设置有观察窗和抽气口;真空室内部设置有工件转架和加热器,底面中心处设置有辅助阳极。
改善了离子镀镀膜产品品质,提高了生产效率。
(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页1.一种LaB6空心阴极电子枪多功能离子镀膜机,其特征在于它由LaB6空心阴极电子枪(1)、八角形真空室(2)、上集束线圈(3)、下集束线圈(4)、辅助阳极(9)、长方形法兰(5)、多弧阴极靶(7)、磁控溅射靶(8)、抽气口(10)、高阀(11)、分子泵(12)、粗抽泵(13)和维持泵(14)构成,LaB6空心阴极电子枪(1)设置在八角形真空室(2)上部中心处,上集束线圈(3)设置在八角形真空室(2)上部边缘,下集束线圈(4)设置在八角形真空室(2)下部边缘;八角形真空室(2)通过抽气口(10)与高阀(11)相连接,高阀(11)底部与分子泵(12)连接,分子泵(12)前级与维持泵(14)连接,炉体底部与粗抽泵(13)连接;八角形真空室(2)侧表面其中六个面设置有长方形法兰(5),在长方形法兰(5)上设置有孔,可根据需要配置装有多弧阴极靶(7)或磁控溅射靶(8)的模板,八角形真空室(2)侧表面的其余两个面设置有观察窗及抽气孔;八角形真空室(2)内部设置有工件转架(6)和加热器,八角形真空室(2)内底部中心处设置有辅助阳极(9)。
南京大学物理系实验报告题目实验2.3 气体放电中等离子体的研究姓名董佳婧学号 141120021一、引言等离子体作为物质的第四态在宇宙中普遍存在。
在实验室中对等离子体的研究是从气体放电开始的。
朗缪尔和汤克斯首先引入“等离子体”这个名称。
近年来等离子体物理学有了较快发展,并被应用于电力工业、电子工业、金属加工和广播通讯等部门,特别是等离子体的研究,为利用受控热核反应,解决能源问题提供了诱人的前景。
二、实验目的1、了解气体放电中等离子体的特性。
2、利用等离子体诊断技术测定等离子体的一些基本参量。
三、实验原理1、等离子体及其物理特性等离子体有一系列不同于普通气体的特性:(1)高度电离,是电和热的良导体,具有比普通气体大几百倍的比热容。
(2)带正电的和带负电的粒子密度几乎相等。
(3)宏观上是电中性的。
2、等离子体的主要参量描述等离子体的一些主要参量为:(1)电子温度Te。
它是等离子体的一个主要参量,因为在等离子体中电子碰撞电离是主要的,而电子碰撞电离与电子的能量有直接关系,即与电子温度相关联。
(2)带电粒子密度。
电子密度为ne ,正离子密度为ni,在等离子体中ne≈ni。
(3)轴向电场强度EL。
表征为维持等离子体的存在所需的能量。
(4)电子平均动能Ee 。
(5)空间电位分布。
3、稀薄气体产生的辉光放电本实验研究的是辉光放电等离子体。
辉光放电是气体导电的一种形态。
当放电管内的压强保持在10-102Pa时,在两电极上加高电压,就能观察到管内有放电现象。
辉光分为明暗相间的8个区域。
8个区域的名称为(1)阿斯顿区,(2)阴极辉区,(3)阴极暗区,(4)负辉区,(5)法拉第暗区,(6)正辉区(即正辉柱),(7)阳极暗区,(8)阴极辉区。
如图1所示,其中正辉区是我们感兴趣的等离子区。
其特征是:气体高度电离;电场强度很小,且沿轴向有恒定值。
这使得其中带电粒子的无规则热运动胜过它们的定向运动。
所以它们基本上遵从麦克斯韦速度分布律。
真空镀膜技术的现状及发展薄膜是一种物质形态,它所使用的膜材料非常广泛,可以是单质元素或者化合物,也可以是无机材料或者有机材料。
薄膜与块状物质一样,可以是单晶态的,多晶态的或者非晶态的。
近年来功能材料薄膜和复合薄膜也有很大发展。
镀膜技术及薄膜产品在工业上的应用非常广泛,特别是在电子材料与元器件工业领域中占有及其重要的地位。
镀膜方法可以分为气相生成法,氧化法,离子注入法,扩散法,电镀法,涂布法,液相生长法等。
气相生成法又可分为物理气相沉积法,化学气相沉积法和放电聚合法等。
真空蒸发,溅射镀膜和离子镀等通常称为物理气相沉积法,是基本的薄膜制备技术。
它们都要求淀积薄膜的空间要有一定的真空度。
所以,真空技术是薄膜制作技术的基础,获得并保持所需的真空环境,是镀膜的必要条件。
真空系统的种类繁多。
在实际工作中,必须根据自己的工作重点进行选择。
典型的真空系统包括:获得真空的设备 (真空泵) ,待抽空的容器 (真空室) ,测量真空的器具(真空计) 以及必要的管道,阀门和其它附属设备。
1 真空蒸发镀膜法真空蒸发镀膜法是在真空室中,加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料,使其原子或者份子从表面气化逸出,形成蒸汽流,入射到固体 (称为衬底或者基片) 表面,凝结形成固态薄膜的方法。
真空蒸发镀膜又可以分为下列几种:1 .1 电阻蒸发源蒸镀法采用钽,钼,钨等高熔点金属,做成适当形状的蒸发源,其上装入待蒸发材料,让气流通过,对蒸发材料进行直接加热蒸发,或者把待蒸发材料放入氧化铝,氧化铍等坩锅中进行间接加热蒸发,这就是电阻加热蒸发法。
利用电阻加热器加热蒸发的镀膜机结构简单,造价便宜,使用可靠,可用于熔点不太高的材料的蒸发镀膜,特别合用于对镀膜质量要求不太高的大批量的生产中,迄今为止,在镀铝制镜的生产中仍然大量使用着电阻加热蒸发的工艺。
电阻加热方式的缺点是:加热所能达到的最高温度有限,加热器的寿命液较短。
近年来,为了提高加热器的寿命,国内外已采用寿命较长的氮化硼合成的导电陶瓷材料作为加热器。
真空科学与技术学报CHINESE JOURNAL OF VACUUM SCIENCE AND TECHNOLOGY第41卷第3期2021年3月284冷阴极气体放电电子枪的研制许海鹰桑兴华'杨波'彭勇2范霁康2(1.中国航空制造技术研究院高能束流发生器实验室北京100024;2.南京理工大学材料科学与工程学院南京210094)Development of Novel Cold-Cathode Gas-Discharge Electron Beam Gun :An Instrumentation StudyXU Haiying 1'2** ,SANG Xinghua' ,YANG Bo 1 ,PENG Yong 2,FAN Jikang 2收稿日期:2020-05-24基金项目:国家自然科学基金项目(51775527);国防基础科研计划资助(JCKY2017205 A002)* 联系人:Tel :139******** ; E-mail : xhyxhy@ 126. com(1. Science and Technology on Power Beam generator Laboratory , A VIC Manufacturing Technology Institute , Beijing 100024, China ;2. School of Materials Science and Engineering , Nanjing University of Science and Technology , Nanjing 100024 , China )Abstract The cold-cathode gas-discharge electron beam gun was developed with our own intellectual propertyright. The influence of the key variables , including , but not limited to the eb gun structure , materials and property of cathode/anode ,focusing-coil ,acceleration voltage ,and type/flow-rate/" ignition" voltage of discharge gas ,on the e-beam properties was theoretically analyzed , numerically simulated with CST software , experimentally evaluated andtentatively discussed for design optimization. As expected , the type and flow-rate of discharge gas significantly affect ed the lowest " ignition" voltage. The prototyped eb gun , fabricated via design optimization and in trial-and ・erroTmethod , was repeatedly tested. The common technical problems were discussed ; for instance , in long term operationwith pure He and/or Ar , the e-beam current decreased , because of erosioetching of A12O 3-layer on Al-cathode ;an O 2-addition of 2% was the solution. The self-developed e-source is capable of stably providing a Max e-beam cur rent of 1500 mA and a highest output power of 30 kW.Keywords Cold cathode , Electron beam , Gas discharge , Electron beam gun摘要 为了促进冷阴极电子束加工技术在国内的发展,在深入研究冷阴极电子发射机理基础之上,设计制造了一种自主知识产权的冷阴极气体放电电子枪,对该电子枪的结构、阴极功能及其参数、阳极功能及其参数、CST 仿真软件确定聚焦线圈 参数的方法进行了介绍。
专家:许向东(组长)、黎威志、杨亚杰时间:5月3日(周四)上午9:00地点:二教215人员:如下:专家:谢光忠(组长)、王军、太惠玲时间:5月7日(周一)上午8:30地点:光电楼409学术厅人员:如下:专家:钟建(组长)、曹贵川、林慧时间:5月8日(周二)上午8:30 地点:二教205人员:专家:陈文彬(组长)、李军建、张磊时间:5月2日(周三)上午8:30地点:二教110人员:如下:专家:祁康成(组长)、蒋向东、蒋泉时间:5月4日(周五)上午8:30地点:二教303人员:如下:专家:张晓霞、岳慧敏、张行至时间:5月3日(周四)下午3:00 地点:二教203人员:如下:专家:李和平(组长)、兰岚、陈德军时间:5月7日(周一)下午2:30 地点:光电楼409人员:如下:专家:刘爽(组长)、欧中华、王卓然时间:5月4日(周五)下午2:30地点:二教201人员:专家:廖进昆(组长)、唐雄贵、王云祥时间:5月7日(周一)下午2:30地点:二教215人员:专家:周晓军(组长)、董洪舟、张尚剑时间:5月2日(周三)下午2:30地点:光电楼409人员:专家:补世荣(组长)、漆强、杨昕梅时间:5月3日(周四)下午2:30地点:二教206人员:专家:王占平(组长)、杨洪平、曾成时间:5月3日(周四)下午2:30地点:光电楼409人员:专家:唐普英(组长)、何其锐、宁俊松时间:5月3日(周四)下午2:30地点:二教408人员:专家:周鹰(组长)、刘娟秀、杨立峰时间:5月3日(周四)下午2:30地点:二教207人员:专家:杨春平(组长)、汪平河、杨先明时间:5月2日(周三)下午2:30地点:二教110人员:专家:高原(组长)、周建华、张靖时间:5月4日(周五)上午8:30 地点:二教210人员:。
第42卷第4期国 防 科 技 大 学 学 报Vol.42No.42020年8月JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGYAug.2020doi:10.11887/j.cn.202004015http://journal.nudt.edu.cnLaB6空心阴极中毒特性杨 威1,张天平1,龙建飞2,3,郭 宁1,刘明正1,谷增杰1(1.兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室,甘肃兰州 730000;2.国防科技大学空天科学学院,湖南长沙 410073;3.南华大学核科学技术学院,湖南衡阳 421001)摘 要:LaB6阴极与其他类型阴极相比具有电子发射电流密度大等优点,已广泛用于电推进、高发射密度电子枪等产品。
为了研究LaB6空心阴极中毒特性、识别LaB6空心阴极主要失效模式,分别对LaB6空心阴极暴露大气后性能变化特征和引起性能变化的原因进行了研究。
结果表明:LaB6空心阴极在暴露大气后表面吸附大量中毒气体,出现了发射体表面逸出功增加、发射体短期中毒现象。
此时空心阴极的放电电压和阴极顶温度均有所上升,经过短期工作后放电电压和阴极顶温度均恢复初始状态。
但LaB6空心阴极严重中毒后,并不能通过加热和离子轰击方式去除表面生成的氧化物。
因此,可以在实验过程中通过监测空心阴极的阴极顶温度和阳极电压变化间接表征空心阴极发射体状态。
关键词:LaB6空心阴极;寿命实验;氧中毒;阴极顶温度中图分类号:V475.1 文献标志码:A 文章编号:1001-2486(2020)04-093-05PoisoningcharacteristicsofLaB6hollowcathodeYANGWei1,ZHANGTianping1,LONGJianfei2,3,GUONing1,LIUMingzheng1,GUZengjie1(1.NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonVacuumTechnology&Physics,LanzhouInstituteofPhysics,Lanzhou730000,China;2.CollegeofAerospaceScienceandEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073,China;3.SchoolofNuclearScienceandTechnology,UniversityofSouthChina,Hengyang421001,China)Abstract:Comparedwithothercathodes,LaB6cathodehastheadvantageofhighelectronemissioncurrentdensity,andhasbeenwidelyusedinelectricpropulsion,highemissiondensityelectrongunandotherproducts.InordertoanalyzethepoisoningcharacteristicsoftheLaB6hollowcathodeandidentifyitsfailuremode,theperformancechangefeaturesandreasonsofLaB6hollowcathodeexposedtoatmospherewerestudied.TheresultsshowthattheLaB6hollowcathodeadsorbsagreatdealofpoisonousgasonthesurfaceoftheemitterduringexposuretotheatmosphere,andwhiletheworkfunctionfromtheemittersurfaceincreases,theemitterappearsshort termpoisoningphenomenon.Thedischargevoltageandhollowcathodeplatetemperatureareincreased,andthedischargevoltageandcathodetoptemperaturearerestoredtotheinitialstateaftershort termoperation.However,ifthepoisoningphenomenonofLaB6hollowcathodeisserious,theoxidegeneratedonthesurfacecannotberemovedbyheatingandionbombardment.Therefore,theemitterstateofhollowcathodecanbeindirectlycharacterizedbymonitoringthechangeofcathodetemperatureandanodevoltageduringthetest.Keywords:LaB6hollowcathode;lifetest;oxygenpoisoning;orificeplatetemperature 空心阴极是电推进系统的核心部件之一,也是限制电推进系统的寿命和可靠性的关键因素之一[1-2]。
国外电推进系统空心阴极技术
张天平;唐福俊;田华兵
【期刊名称】《上海航天》
【年(卷),期】2008(025)001
【摘要】介绍了国外离子和霍尔电推进系统空心阴极技术的现状.根据空心阴极的常规设计,分析了发射体源材料耗尽,发射体有效发射表面被难挥发沉积物覆盖,源材料活性分子不能到达发射体表面,触持极、顶板、加热器因溅射腐蚀损坏,加热器损坏,以及发射体化学中毒等影响空心阴极长寿命的因素.讨论了一体化阴极、小电流高效钡钨阴极、大电流钡钨阴极、LaB6阴极、L式储备阴极和Bi阴极等新技术.【总页数】8页(P39-46)
【作者】张天平;唐福俊;田华兵
【作者单位】兰州物理研究所,甘肃,兰州,730000;兰州物理研究所,甘肃,兰
州,730000;兰州物理研究所,甘肃,兰州,730000
【正文语种】中文
【中图分类】V439.4
【相关文献】
1.电推进系统空心阴极热特性研究进展 [J], 孙明明;顾佐;郭宁;李娟
2.一种无加热器的电推进用空心阴极 [J], 张岩;康小录;乔彩霞
3.电推进系统空心阴极产品试验技术 [J], 张天平;刘乐柱;贾艳辉
4.电推进技术和空心阴极组件/中和器的发展 [J], 于志强;邵文生
5.电推进系统空心阴极研制试验技术 [J], 张天平;袁子;田华兵
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
定量光谱学期刊,辐射转移,87(2004)69-82()01NeS 与()S 142He 、()P 2He 14、()S 132He 、()P 2He 13碰撞的淬火机制摘要:()S 142He 、()P 2He 14、()S 132He 、()P 2He 13和基态Ne 原子碰撞淬火中的横截面积和速率常数可以对低压下激发He-Ne 等离子体的电子束用时间分辨法测得。
当K 600T g =时,()1310S 2He 102.06.1k14--⨯±=scm )(,()1310P 2He 105.24.3k14--⨯±=scm )(,()1310S 2He 102.06.1k 13--⨯±=scm )(,()1310P2He 102.17.5k13--⨯±=scm )(。
由速率常数得对应的横截面积为()216S 2He 108.04.814cm -⨯±=)(σ,()215P 2He 103.18.114cm -⨯±=)(σ,()216S 2He 109.01.713cm -⨯±=)(σ,()215P 2He 103.18.113cm -⨯±=)(σ。
与H e 4相比,H e3的()S 132He 态的扩散系数估算值为()()He S 2He He S 2He 4143139.1--=D D 。
建立一个可以承受电子束的He-Ne 等离子体的时变碰撞辐射模型,并用Ne 中0A 6328=λ谱线线强度的预测值与实验值作比较。
()S 142He 态中涉及总粒子数和粒子数降低的动力学系统的不同过程的影响将被评估。
1.简介:众所周知,低激发态的氦:()S 12He ,()S 32He ,()P 2He 1,()P 2He 3在低温等离子体光源的工作介质起着重要作用。
如激发转移和彭宁电离等众多过程都伴随着这些激发态原子的参与,这些激发态原子对不同的激光激发介质中的粒子数反转的形成很重要。
空心阴极灯的构成空心阴极灯是用于显示和照明的一种仪器,它由数个组件构成。
这些组件包括电子枪、聚焦极、加速电场、阴极、荧光体和灯管上的近似球形瓶体。
下面将分别介绍这些组件的功能和作用。
电子枪电子枪是空心阴极灯的核心组件,也是产生光的关键。
它包括一个热发射阴极、控制网格和加速电极。
热发射阴极通过发射热电子来产生电流,而控制网格调节电子的传输。
加速电极加速电子流,使其具有足够的动能,穿过空气隙径,并撞击到荧光体上。
聚焦极聚焦极是电子枪的下一个组件。
它通过在电子枪和荧光屏之间产生电场,使电子束以很高的速度射向荧光屏。
这样,电子束就不会向外扩散,而是被聚集在一个射线中,使图像更加清晰。
加速电场加速电场是通过聚焦极之后的另一个组件。
在聚焦极的帮助下,电子束得到了加速,并在加速电场的作用下,沿特定的路径射到荧光屏上。
荧光屏上的化学物质被电子击中,形成了明亮的像素点。
阴极阴极是电子枪的一部分。
它是从其它材料中制造的导电产品,并加热以引起电子发射。
阴极的材料通常是激励性的,它具有自激励效应,并且材料表面具有数量足够的电子以激发原子的电子产生过度。
荧光体荧光体是产生明亮像素点和图像的重要组件。
当电子流撞击荧光体时,化学物质会产生特定颜色和亮度的光。
荧光屏的颜色非常重要,因为颜色必须是可重复的,并且与设备之间的区别保持一致。
灯管上的近似球形瓶体空心阴极灯的灯管上的近似球形瓶体是存储器。
具体来说,当电子在荧光体上产生光时,光需要在近似球形瓶体中反射,才能最终形成明亮的像素点或图像。
这种反射形成了更多的荧光,并将其保持在荧光屏上。
此外,这个球形容器还可以防止外界光线的干扰,从而提供最佳的显示效果。
总结在空心阴极灯的构成中,电子枪是关键组件,控制网格和加速电极的作用使电子束被聚集在一起。
聚焦极帮助电子束保持射线,而荧光体则是产生像素点和图像的关键部分。
瓶体的作用是反射更多的荧光,并将其保持在荧光屏上。
这些不同的组件结合在一起,创造出空心阴极灯的明亮、清晰和连续的图像。