Алгоритмы функционирования источников плазмы, страница 14

Очевидно, что прежде всего следует запустить и вывести на рабочий режим основной катод (ОК) данного плазменного устройства. Для этого следует выполнить такую последовательность операций (рисунок 1.2-3.7.): подать в ОК рабочее тело; подать напряжение на его электроды; произвести запуск ОК (зажечь его разряд); проконтролировать выход ОК на рабочий режим. При выключении источника плазмы основной катод следует выключать после выключения самого плазменного устройства, т.е. ПИУ.

Аналогично и в те же моменты рабочего цикла запускаются и выключаются катоды-нейтрализаторы (КН), разумеется если на выходе устройства требуется квазинейтральная плазменная струя (ПИД), а не поток ускоренных ионов (для выполнения некоторых операций в ионно-плазменных технологиях).

Далее следует запустить собственно плазменное устройство. Для этого необходимо реализовать следующую совокупность операций. Прежде всего ввести в разрядный промежуток генератора плазмы рабочее тело (газо- или парообразное) из которого и будет создаваться плазма.

После этого необходимо наложить на разрядный промежуток магнитное поле, которое, как известно, интенсифицирует процесс генерации электрон-ионных пар и, в следствие этого, облегчает запуск генератора. Необходимо указать, что магнитное поле выполняет еще одну функцию, весьма существенную в период запуска генератора – оно «размазывает» имеющиеся в любой момент в разрядном промежутке ПУ носители заряда (электроны) по объему межэлектродного промежутка. В результате концентрация носителей заряда в разрядном промежутке несколько выравнивается, что облегчает зажигание разряда. Особенно это характерно для дуговых источников плазмы. В этом плане ПИУ гораздо более «безопасное» плазменное устройство, наличие в нем в описанный момент работающего основного катода, т.е. источника электронов, существенно облегчает запуск ГРК и затрудняет возникновение «привязок». По этой причине зажигание разряда в ГРК возможно (хотя это и нежелательно), провести и при выключенном магнитном поле.

Подача рабочего напряжения и последующее срабатывание СИР, в этом случае приведет к последовательности процессов обеспечивающих установление стационарного режима разряда. Описанный порядок действий (см. рисунок 1.2-3.8.) нарушать не рекомендуется по следующей причине. Подача рабочего напряжения на систему разрядных электродов генератора и последующее инициирование разряда без подачи рабочего тела может привести к возникновению разряда между участками электродов с большой кривизной поверхности, вследствие локального увеличения напряженности электрического поля у подобных мест. Вследствие этого возможна т.н. «привязка» зажигающегося разряда к этим местам. При этом плотности тока могут достигать больших величин, приводя к локальному разогреву поверхности в этих точках. Следствием этого может быть разрушение материала электродов и его попадание в разрядный промежуток. Далее разрушенный материал будет играть роль рабочего тела и ионизуясь снижать сопротивление разрядного промежутка, что вызовет дальнейшее развитие разряда, увеличенное тепловыделение в местах «привязок» и интенсификацию процессов разрушения электродов ПУ.

Похожие процессы имеют место и в случае, когда на разрядный промежуток не наложено магнитное поле, которое перемещает места «привязок» вместе с плазменным «шнуром» образующимся при зажигании разряда (вспомним: проводник с током в магнитном поле, сила Ампера и т.д.).

Как уже указывалось выше, все это гораздо резче проявляется в дуговых источниках плазмы, особенно если в них отсутствует дополнительный источник носителей зарядов, т.е. накаленный катод, полый катод или другое, выполняющее те же функции, устройство.

Подавать напряжение на ИОС ПИУ следует в последнюю очередь, когда разряд в ГРК стабилизировался.

По всем этим, указанным выше, причинам и выключение генератора плазмы следует производить в определенном порядке, практически обратном порядку его включения (рисунок 1.2-3.8.).

1.2-3.6. Выход источника плазмы на стационарный режим работы. Особенности переходного режима работы. Алгоритм поддержания источника плазмы в стационарном режиме.