Ионно-плазменная технологическая установка для нанесения защитно декоративного покрытия на изделия широкого потребления, страница 12

где:  – предел длительной прочности, = 210 МПа; smax – максимальное расчётное напряжение возникающее в верхнем фланце вакуумной камеры при его деформации, smax = 69,5 МПа.

В результате вычисления по формуле (2.36) получаем:

Конструкция крышки выбрана верно и выдержит действующие нагрузки, так как удовлетворяет условию прочности (2.128).


3 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ УСКОРИТЕЛЯ С АНОДНЫМ СЛОЕМ (УАС)

3.1 Проектирование ускорителя с анодным слоем

Для очистки поверхности изделий на окончательном этапе подготовки поверхности перед нанесением покрытия используется ускоритель с анодным слоем. Можно выделить следующие особенности УАС, определившие его преимущества перед другими типами ЭРУ:

1.  УАС обеспечивает достаточно высокий уровень энергетических характеристик.

2.  УАС эффективно работает на инертных газах, в частности на аргоне.

1.  УАС имеет простую схему и конструкцию. В частности, для обеспечения его работы в установившемся режиме можно обойтись двумя источниками электропитания, тогда как для питания ИУ с объемным источником ионов необходимо, как минимум, три источника.

Не так давно американские инженеры, спроектировали, изготовили и испытали несколько модификаций УАС-ов с разрядным каналом нескольких геометрий. Однако, основной интерес для технологических применений представляет случай эллиптического канала известного в зарубежной литературе как ''racetrack'', который называется ''стадионом''. В направлении длинной оси его можно легко ''растягивать'' до нескольких метров без потери функциональности, и самое главное расчет основных параметров ускорителя с анодным слоем остаются такими же как для первоначального, т.е. плазменного источника круглой формы [47].

3.2 Принципиальная схема ускорителя

Плазменный электромагнитный ускоритель с электрическим ускорением ионов в анодном слое (УАС) представляет собой источник ускоренного потока плазмы. Плазма образуется в разряде на рабочем теле, «горящем» в скрещенных электрическом и магнитном полях, и ускоряется в электрическом поле. Ускоритель состоит  из анода-газораспредилителя, катода, разрядной камеры, ограничивающей ускорительный канал, магнитной системы, содержащей катушки и магнитопровод.

Магнитная система спроектирована таким образом, что в кольцевом ускорительном канале реализуется преимущественно радиальное магнитное поле. Разрядное напряжение приложено между анодом и катодом, а электрическое поле в канале направлено примерно параллельно оси ускорителя. Рабочее тело подается в ускорительный канал, как правило, через анод-газораспределитель, хотя возможно использование и отдельного газораспределителя [7].

Работает ускоритель следующим образом. Рабочее тело, поступающее в канал вблизи анода, ионизируется электронами, перемещающимися под действием электрического поля от катода к аноду в поперечном магнитном поле.

Величина индукции магнитного поля подбирается таким образом, что ларморовские радиусы электрона и иона, рассчитанные по энергии, удовлетворяли условию [7]:

RЛe << L <<RЛi  ,                                                    (3.1)

где L-характерный размер зоны ускорения.

Ионы, в силу условия (3.1), практически не замагничены, движутся преимущественно вдоль электрического поля и ускоряются в этом поле. Истекающий из ускорителя поток  ионов «захватывает» с собой необходимое количество электронов и создает поток плазмы с требуемой энергией частиц.

Дрейфующие в азимутальном направлении электроны компенсируют объемный заряд ионов в канале ускорителя [7].

В качестве катода в УАС используется газоразрядный источник электронов типа полого катода, содержащего термоэмиттер электронов, обтекаемый потоком рабочего вещества и подогреваемый нагревателем. Зажигание заряда в нем осуществляется с помощью поджигающего электрода. На рабочем режиме электроны, уходящие с катода, ускоряются на прикатодном скачке потенциала у поверхности эмиттера и ионизуют атомы рабочего вещества, находящиеся вблизи этой поверхности. Одна часть электронов попадает в ускорительный канал, а другая уходит с истекающим из ускорителя потоков ионов [7].