[其他]多束金属和气体粒子束发生装置

说明书

多束金属和气体粒子束发生装置，放电室由金属极板和绝缘片交替迭起构成，金属极板上至少有两个孔，不同金属极板上的孔数相同或不同。该装置可产生多束电子束和金属离子束，处理面积大，被处理材料的表面性能将产生很大的变化，应用范围很广。

一种粒子束发生装置。

已有的粒子束发生装置只能产生一束双粒子束：电子束和离子束，其核心是多极板放电室，放电室由金属极板和绝缘片交替迭起粘接而成，绝缘片和金属极板的厚度为0.8～2毫米，金属极板中心孔径为0.8～2毫米，整个放电室放在真空环境或高压绝缘气体中，以保证足够高的绝缘强度，当装置内充以某种气体（气压为1～100pa）外加直流电源调到某一电压（20～80KV），调整气压到某一值时，放电室内就产生一定重复频率的脉冲放电，这时在放电室两端能观察到脉冲电子束和离子束。

有人提出一种放电模型叫“等离子体泡”模型，这种模型认为：在放电室阴极附近有一个“等离子体泡”，脉冲电子束和离子束就是由这个“等离子体泡”中产生的。

多极板放电室是一种结构简单、造价低廉、能量转换效率高的毫微秒脉冲束流发生装置，实验结果表明，这种装置有诱人的应用前景，潜在的应用范围很广。

但是，由于这种装置只能产生单束双粒子束，处理面积小，进行大面积处理时很不方便，效率很低，而且只能产生气体粒子束。

为了方便大面积处理，就需要设计多束粒子束发生装置，但由于“等离子体泡”模型不能完美地解释气体的放电过程，所以至今这种装置还没有问世。

本发明的任务是设计多束金属和气体粒子束发生装置。

该装置的核心即放电室也由金属极板和绝缘片构成，但金属极板上的孔至少是两个，不同金属极板上的孔数可以相同也可以不同，孔数不同时多用于产生电子束，孔数相同时主要用于产生金属和气体混合离子束，用这种混合离子束对材料表面进行处理，可使材料的表面性能产生很大变化。孔和极板的多少可根据需要确定。

气体放电过程用巴申曲线Ub＝f（p.d）描述，式中Ub为放电电压，p为气压，d为电极间距离，多极板放电室的结构和几何形状使得相邻电极组成的单间隙的放电电压高于整个放电室的放电电压，当外加电压升高到某一值时，放电室内将首先出现辉光放电。众所周知，在辉光放电的情况下，阴极附近由于空间电荷的积累而出现阴极压降，这将导致阴极附近的第一对金属极板组成的间隙首先放电，而外接电容上的电压不能突变，这时，可以看成是全部外加电压加在缩短了一个间隙的放电室两端，分配在未放电的各个间隙上的电压相应升高，也即电场升高，接着邻近阴极的第二个间隙基于同样的原因而放电，这一过程继续下去，间隙的击穿从阴极传播到阳极，未被击穿的间隙上将出现越来越高的过电压，可以推断，最高的电场强度将出现在紧靠放电室阳极的那个间隙上，在这个间隙上将发生所谓的“真空二极管”过程，也就是从局部电子发射、表面微突爆炸、阴极等离子体、自收缩电子束发射到自收缩离子束发射，当“二极管”成为导电通道后，电子束和离子束的发射停止，各个间隙很快恢复其绝缘性能。随着加在放电室的电压的恢复，将开始第二次放电。在放电过程中，作用在称作“二极管”的间隙的电压不断升高，因此称之为“电场递增效应”。

该装置除有单束装置的优点外，最突出的优点是处理面积大，并且可以产生金属离子束，特别是高熔点金属离子束，如钛、钼等。

图1为一种产生金属离子束的实施例的主视图。

图2为放电室的俯视图。

图3为另一种实施例。

图中1为离子束，2为绝缘片，3为金属极板，4为充电电阻，5为外接电容，6为电子束，7为金属片，8为被处理材料。