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Este post sigo usando el tema de la emisión de electrones explosivo, que recientemente le dije en un artículo & quot; En el corazón de la mancha catódica & quot;. La próxima tecnología interesante y equipos para la generación de haces de electrones de alta corriente de baja energía (LHEB) en un canal de plasma extendida. Esta tecnología permite la producción de aleaciones de superficie tienen una serie de características únicas. En la aplicación práctica de esta tecnología, sus perspectivas de desarrollo y áreas inusuales de aplicación serán discutidos en este artículo.

¿Cómo funciona? B> h5> Para generar el haz de electrones es necesario el uso de una cámara de vacío, en el que hay de descarga reflejo catódicos ( K1, K2 i>) y un ánodo de plasma (< i> A i>). La distancia entre los cátodos de 20-50 cm. El proceso se lleva a cabo en un campo magnético. Para la producción del plasma en el espacio de descarga para ser un gas inerte a baja presión. Puede usar diferentes gases, pero es más comúnmente utilizado argón barato.



La presión no es grande - unas pocas milésimas de milímetro de mercurio para maximizar & quot; идеальности" gas. Por lo tanto, el camino libre medio de las moléculas de gas por lo menos un orden de magnitud mayor que el tamaño de la célula de descarga y está a unos diez metros.
Cátodos Ahora, a la luz de descarga reflectante debe estar conectado a tierra K1, K2 i>, y de la fuente de alimentación conmutada ( SP i>) que presente el impulso del voltaje positivo al ánodo. Además, no se olvide de incluir un campo magnético. El esquema ahora se verá así, como se muestra en la figura.



Supongamos que entre el cátodo K1 i> y el ánodo i> había un electrón libre. El movimiento de los electrones al ánodo evita que el fuerte campo magnético que hace girar como si fuera en el desempeño de su celda. Los electrones comienzan a oscilar entre los cátodos causando la ionización de las moléculas de gas. Hay electrones adicionales, que a su vez recogen y amplifican el proceso de ionización, que está empezando a ser una avalancha. El espacio entre el cátodo se llena con plasma, en sus superficies que tienen катодные manchas e interruptores de descarga en etapa alta (arco).
Esta descarga se llama una reflexión, ya que se produce debido a múltiples reflejo de electrones desde el cátodo K1 i> y R2 i> como una mesa de ping-pong. Descarga reflexivo Física y изучена. A veces, una descarga de este tipo se llama descarga Penning.

Generar haz h5> Por lo tanto, hemos aprendido a crear una columna de plasma estable dentro de la cámara de vacío. La descarga existirá siempre y cuando se presente la tensión de alimentación. Pero esto no es tan interesante. Vamos a tratar de generar un haz de electrones de gran alcance. Para esta descarga pre-cargado hasta 30-50 kV condensador a una de las células de descarga cátodo.



A partir de las poderosas cargas de tensión continua de condensador de alta tensión. El circuito de carga proporciona la bobina. Este es un elemento muy importante del circuito! El circuito inductor proporciona todo el trabajo. En el tiempo de carga de corriente constante del condensador su resistencia es pequeña (36 ohmios) y de descarga del condensador cuando hay un fuerte pulso de unos pocos microsegundos. Resistencia de la bobina aumenta bruscamente y toda la energía almacenada en el condensador se envía al cátodo K1 i>. La puesta en marcha del circuito supresor es S i>, que encendió un impulso de control por debajo de polaridad negativa en el Q4. La energía transferida desde el condensador a un enlace acordado TL i>, que está hecha de seis líneas paralelas RC-50-9 cable de una cierta longitud, para acordar claramente en la carga. Todos los nodos de alta corriente Electrónica grave. Por ejemplo, un condensador pesa más de 100 kg.

¿Qué ocurre en el momento de alta tensión? En el cátodo, una región de alta carga negativa, que es adyacente a la frontera de la descarga reflectante plasma. Hay una llamada de doble capa. Esta área está acelerando electrones que se emiten desde los puntos de cátodo intensos.


Los electrones consiguen aceleración adicional de gran alcance. Se inicia la formación del haz de electrones. El campo magnético sigue desempeñando un papel importante, no permitir que la viga se colapse en un "cordón". Esto proporciona un haz de abertura grande, y como consecuencia - una zona decente de la pieza de trabajo a 70 cm2. La duración del pulso es de 3-5 ms, la energía del electrón rango 35-50 keV. El rayo se propaga en el plasma ánodo contra el campo magnético y alcanza el segundo electrodo ( K2 i>), que ya está en este caso se llama "colector". Aquí es donde nos pusimos en cualquier parte metálica que se somete a tratamiento. La planta funciona de forma continua, con una frecuencia de 0,5 Hz. La frecuencia se determina por la fuente de alimentación del condensador de vacío y equipos de alta capacidad. Toda la instalación está "envuelto" en una gran automatización y dirigido por un solo operador. Para el funcionamiento de la unidad que está escrito software especial. En esta parte introductoria se considerará suficiente. Es mejor hablar más sobre la aplicación práctica de esta tecnología.

¿Qué sucede con la superficie de las piezas de metal? B> h5> El haz de electrones se funde una delgada capa de la superficie, creando un breve periodo de tiempo (millonésimas de segundo) de la capa de metal fundido.





Se produce como el calentamiento instantáneo del metal y de su enfriamiento rápido, que forma una nueva estructura en la superficie de metal. Hay un endurecimiento de la superficie, la disolución de las diferentes impurezas, la formación de una estructura ordenada de la superficie de la aleación. Es posible ajustar las características de una amplia gama de la viga, creando el marco necesario para la superficie futuro ( en la figura - y - antes del tratamiento, b - después de i>).

Aplicación de Tecnología h5> La tecnología es ampliamente utilizada para aumentar la resistencia eléctrica del aislamiento por vacío. Se utiliza para la fabricación de fusibles, componentes y conjuntos de electrónica de microondas, lo que retrasa estructuras, вакуумных interruptores , etc. Por un lado, el efecto se consigue mediante la limpieza de la superficie de diversos contaminantes e impurezas, y el otro - se realiza el pulido electrodos de superficie.





Sin duda uno de los usos más importantes de esta tecnología es una modificación de los metales y aleaciones para producir un rendimiento único. Puede manejar las cortadoras, taladros especializados, boquillas, palas de motores a reacción y más. Partes de Recursos mecanizado se pueden incrementar por decenas ya veces cientos de veces. Beam puede manejar los detalles de las formas más complejas.





Una aplicación muy interesante de la tecnología reside en el procesamiento de moldes. La superficie del molde se procesa para modificar la superficie del haz, lo que prolonga la vida de servicio de un molde (a veces varias veces!) O permite producir un molde de un material más barato.





Esto es especialmente cierto para los moldes que trabajan con materiales corrosivos o a temperaturas elevadas, por ejemplo, en la fabricación de vidrio. Detalles de moldes está menos sujeto a la "fatiga" del metal, así como facilitado el proceso de romper el molde.





Una nueva dirección, que da oportunidades adicionales para esta tecnología - para crear aleaciones superficiales complejas, la recepción de los cuales no es posible por cualquier otro medio. Para este propósito un haz para generar magnetrones embebido para pulverización catódica diferentes metales. Este enfoque le permite crear superficies nanoestructuradas que tienen características únicas. Es resistente a ambientes agresivos, la mayor fuerza mientras se mantiene la ductilidad y más. Este procesamiento se produce en un ciclo sin razvakuumirovaniya (magnetrones de la figura que se muestran a la derecha).





La tecnología le permite crear aleaciones superficiales únicas con propiedades desinfectantes. Se dio cuenta de las cuchillas de afeitar hombres japoneses y dejar que se procesan mediante esta tecnología. También la pieza de trabajo para las coronas dentales, herramientas médicas y más. Aplicación de la tecnología mucho!





En la mayoría de los casos, los compradores de estos equipos son extranjeros. Se trata de empresas de Japón, China, Estados Unidos y los países europeos. Los expertos rusos, por desgracia, sólo simplemente mirando esas tecnologías.

He estado visitando los chicos que hacen y promueven esta tecnología. Un video corto (5 minutos).


Coin después del tratamiento proceso sólo el anverso de la moneda ("colas"). Procesamiento en el estado blando, como monedas de Rusia con una capa fina.




Yo no doy un enlace directo al Sitio no viola las reglas, pero quiero ayudar a los niños en su proyecto interesante, así que si usted tiene alguna pregunta o interés en las aplicaciones prácticas de la tecnología - escribir en un personal o asmtomsk@gmail.com

Tengan todos un buen día!

Fuente: geektimes.ru/post/250492/