ЛАБОРАТОРИЯ ПУЧКОВ ЧАСТИЦ

Основой разрабатываемых источников электронных и ионных пулов является тлеющий разряд с осциллирующими электронами. Этим обеспечивается высокий ресурс и надежность источников технологического применения. В разработанных источниках газовых ионов используются модификации магнетронной (1) и пеннинговской (2) электродных систем.

Рис. Схемы газоразрядных электродных систем

Снижение содержания в плазме ионов материала катода до долей % и повышение энергетической эффективности ионного источника (~ 0,5 А/кВт) достигается использованием двухступенчатой электродной системы (3). В первой ступени создается плазменный катод с сеточной стабилизацией. Магнитная корзинка во второй ступени обеспечивает создание однородной плазмы, из которой извлекаются ионы. Между ступенями создается биполярный диод с регулируемым падением напряжения.

Двухступенчатая электродная система со щелевой выходной апертурой в полом катоде использована для получения ленточных (0,5 м) ионных пучков. Поскольку отбор плазменных электронов из анодной ступени не нарушает условия существования тлеющего разряда, такие электродные системы также используются для создания плазменных катодов с большой поверхностью эмиссии (4).

Разработанные источники с холодным катодом генерируют пучки ионов газов, включая реактивные, например, кислород, с током 10-150 мА, площадью поперечного сечения пучка 100 см² и энергией ионов в пучке 1-50 кэВ. Источники поставлялись по контрактам в США, Канаду, Японию и Корею. В России источники используются на Уральском заводе гражданской авиации (г. Екатеринбург) в технологии нанесения эрозионностойких покрытий на лопатки газотурбинного двигателя.

В сотрудничестве с Институтом реакторных материалов (г. Заречный, Свердловской области) разработана опытно-промышленная технология повышения коррозионной стойкости конструкционного циркониевого сплава, используемого в атомном реакторе.

Созданный на основе тлеющего разряда плазменный катод с площадью эмитирующей поверхности 1000 x 20 см² используется в электронном ускорителе импульсно периодического электроионизационного СО₂ лазера. Ускоритель генерирует пучок с током в несколько ампер при длительности импульса до 1 мс.