🛣️ 🍭 🧒🏽 كل ذلك في باقة 🙌🏼 👁‍🗨 👇🏾

مع هذا المنشور ، أواصل موضوع استخدام ظاهرة انبعاث الإلكترونات المتفجرة ، والتي تحدثت عنها مؤخرًا في مقالتي " في قلب بقعة الكاثود ". التالي بدوره هو تكنولوجيا ومعدات مثيرة للاهتمام لتوليد الحزم الإلكترونية المنخفضة الطاقة العالية الحالية (NECS) في قناة بلازما ممتدة. ستسمح هذه التقنية بالحصول على سبائك سطحية ذات عدد من الخصائص الفريدة. سنتحدث عن التطبيقات العملية لهذه التكنولوجيا ، وآفاق تطويرها ومجالات استخدامها غير العادية في هذه المقالة.

كيف تعمل؟

لتوليد شعاع إلكترون ، من الضروري استخدام غرفة فراغية حيث يتم تثبيت كاثودات التفريغ العاكسة ( K1 ، K2 ) وأنود البلازما ( A ). المسافة بين الكاثود هي 20-50 سم وتتم العملية في المجال المغناطيسي. لكي تظهر البلازما في فجوة التفريغ ، يجب أن يكون هناك غاز خامل عند ضغط منخفض. يمكن استخدام غازات مختلفة ، ولكن الأرجون غير مكلفة أكثر استخدامًا.

الضغوط ليست كبيرة - الألف من المليمتر من الزئبق لضمان أقصى قدر من الغاز " المثالي ". في هذه الحالة ، يكون متوسط المسار الحر لجزيئات الغاز على الأقل أكبر من حجم خلية التفريغ ويبلغ حوالي عشرة أمتار.
الآن ، من أجل إشعال تفريغ عاكس ، من الضروري تأريض الكاثودات K1 و K2 وتطبيق نبض جهد إيجابي على الأنود من مصدر طاقة التبديل ( IP ). لا تنس أيضًا تشغيل المجال المغناطيسي. سيبدو الرسم البياني الآن شيئًا مثل ذلك الموضح في الشكل.

افترض أن إلكترونًا حرًا ظهر بين الكاثود K1 والأنود A. تعرقل حركة الإلكترون إلى الأنود بواسطة مجال مغناطيسي قوي ، والذي يلفه بطريقة أو بأخرى في خلية التفريغ. يبدأ الإلكترون في التأرجح بين الكاثود ، مما يتسبب في تأين جزيئات الغاز. تنشأ إلكترونات إضافية ، والتي بدورها تلتقط وتعزز عملية التأين ، التي تبدأ في انهيار جليدي. تمتلئ الفراغ بين الكاثودات بالبلازما ، وتظهر بقع الكاثود على أسطحها ويذهب التصريف إلى مرحلة التيار العالي (القوس).

يسمى هذا التفريغ عاكسًا ، لأنه ينشأ بسبب الانعكاس المتعدد للإلكترونات من الكاثودات K1 و K2كما هو الحال في كرة الطاولة. إن فيزياء التفريغ الانعكاسي مفهومة جيدًا . في بعض الأحيان يسمى هذا التفريغ بإفراغ القلم.

توليد الشعاع

لذا ، تعلمنا إنشاء عمود بلازما بشكل ثابت داخل حجرة فراغ. سيكون التفريغ موجودًا طالما تم تطبيق جهد الإمداد. لكن هذا ليس مثيرا للاهتمام. سنحاول إنشاء شعاع إلكتروني قوي. للقيام بذلك ، قم بتفريغ المكثف المشحون مسبقًا حتى 30-50 كيلو فولت على أحد كاثودات خلية التفريغ.

نقوم بشحن مكثف عالي الجهد من مصدر قوي للجهد المستمر. يتم توفير دائرة الشحن عن طريق محث. هذا عنصر مهم للغاية في الدائرة! يوفر المحرِّض كل تشغيل الدائرة. عند تيار مباشر في وقت شحن المكثف ، تكون مقاومته صغيرة (36 أوم) ، وفي وقت تفريغ المكثف ، يظهر نبض قوي مدته بضع ثوانٍ فقط. تزداد مقاومة الملف بشكل حاد ويتم توجيه جميع الطاقة المخزنة في المكثف إلى الكاثود K1 . يتم تشغيل الدائرة عن طريق تشغيل فجوة شرارة S ، والتي يتم إشعالها بواسطة نبضة تحكم قصيرة قطبية سالبة تبلغ 4 كيلو فولت. تنتقل الطاقة من المكثف عبر وصلة TL متفق عليها.، وهو مصنوع من ست قطع متوازية للكابل RK-50-9 بطول معين ، لتنسيق الحمل بوضوح. جميع عقد الإلكترونيات عالية التيار خطيرة. على سبيل المثال ، يزن المكثف أكثر من 100 كجم.

ماذا يحدث عند تطبيق الجهد العالي؟ عند الكاثود ، تنشأ منطقة ذات شحنة سالبة متزايدة ، مجاورة لحد بلازما التفريغ العاكس. هناك ما يسمى طبقة مزدوجة. تتسارع هذه المنطقة للإلكترونات المنبعثة بشكل مكثف من بقع الكاثود.

تتلقى الإلكترونات تسارعًا قويًا إضافيًا. يبدأ تكوين الشعاع الإلكتروني. يستمر المجال المغناطيسي في لعب دور مهم ، ولا يسمح للشعاع بالانهيار إلى "حبل". وهذا يوفر فتحة كبيرة للحزمة ، ونتيجة لذلك ، مساحة لائقة من الشغل تصل إلى 70 سم 2. مدة النبضة هي 3-5 ميكرو ثانية ، وطاقة الإلكترون 35-50 كيلو فولت. ينتشر الشعاع في بلازما الأنود مقابل المجال المغناطيسي ويصل إلى القطب الثاني ( K2) ، والتي تسمى بالفعل "جامع" في هذه الحالة. هنا نقوم بتثبيت أي جزء معدني سيتم معالجته. تعمل الوحدة بشكل مستمر بتردد يصل إلى 0.5 هرتز. يتم تحديد التردد من خلال مصدر الطاقة لمكثف عالي الجهد وأداء معدات التفريغ. يتم "تغليف" التثبيت بالكامل في نظام أتمتة خطير ويتم التحكم فيه بواسطة مشغل واحد. للتثبيت ، يتم كتابة برنامج متخصص. في هذا الصدد ، سيتم اعتبار الجزء التمهيدي كافياً. من الأفضل التحدث أكثر عن التطبيق العملي لهذه التكنولوجيا.

ماذا يحدث لسطح الأجزاء المعدنية؟

يذوب شعاع الإلكترون طبقة رقيقة من السطح (حتى 10 ميكرون بعمق) ، مما يخلق لفترة قصيرة (مليون جزء من الثانية) طبقة معدنية مصهورة سائلة.

هناك تسخين فوري للمعدن وتبريده السريع ، مما يشكل بنية جديدة على السطح المعدني. تحدث تصلب السطح ، انحلال الشوائب المختلفة ، وتشكيل بنية مرتبة من سبائك السطح. علاوة على ذلك ، من الممكن تنظيم خصائص الحزمة على نطاق واسع ، وإنشاء الهيكل الضروري للسطح المستقبلي ( في الشكل - أ - قبل المعالجة ، ب - بعد ).

تطبيق التكنولوجيا

تستخدم هذه التكنولوجيا على نطاق واسع لزيادة القوة الكهربائية للعزل الفراغي. يجد هذا تطبيقًا لإنتاج الموانع وعناصر ومكونات إلكترونيات الميكروويف وهياكل التباطؤ وقواطع الدائرة الكهربائية الخ. من ناحية ، يتم تحقيق التأثير عن طريق تنظيف السطح من الشوائب والشوائب المختلفة ، ومن ناحية أخرى ، تلميع سطح الأقطاب الكهربائية.

بالطبع ، يعد تعديل المعادن والسبائك للحصول على خصائص الأداء الفريدة من أهم المجالات التي تستخدم هذه التقنية. يمكنك التعامل مع القواطع المتخصصة ، المثاقب ، الفوهات ، شفرات المحركات النفاثة وأكثر من ذلك بكثير. يمكن زيادة موارد الأجزاء المجهزة بعشرات ، وأحيانًا مئات المرات. يمكن أن تتعامل المجموعة مع أجزاء من أكثر الأشكال تعقيدًا.

تطبيق مثير جدا للاهتمام للتكنولوجيا هو معالجة القوالب. تتم معالجة سطح القالب بواسطة شعاع لتعديل السطح ، مما يطيل عمر القالب (أحيانًا عدة مرات!) أو يسمح بتصنيع القالب من مادة أرخص.

هذا ينطبق بشكل خاص على القوالب التي تعمل بمواد عدوانية أو في درجات حرارة مرتفعة ، على سبيل المثال ، في تصنيع المنتجات الزجاجية. تفاصيل القوالب أقل تعرضًا لـ "التعب" المعدني ، كما يتم تسهيل عملية فتح القالب.

الاتجاه الجديد الذي يوفر فرصًا إضافية لهذه التكنولوجيا هو إنشاء سبائك سطح معقدة ، والتي من المستحيل تحضيرها بأي طرق أخرى. لهذا ، يتم دمج المغنطرونات في التثبيت لتوليد الشعاع لرش المعادن المختلفة. يسمح هذا النهج بتكوين أسطح ذات بنية نانوية ذات خصائص فريدة. هذه المقاومة للبيئات العدوانية ، أعلى قوة مع الحفاظ على الليونة وأكثر من ذلك بكثير. في هذه الحالة ، تتم المعالجة في دورة واحدة دون إخلاء إضافي (يتم عرض المغنطرونات في الشكل على اليمين).

تسمح التكنولوجيا بتشكيل سبائك سطح فريدة من نوعها مع خصائص التطهير. يلاحظ ذلك اليابانيون وينتج شفرات الحلاقة الرجالية ، التي تتم معالجة شفراتها باستخدام هذه التكنولوجيا. تتم معالجة الفراغات تاج الأسنان ، والأدوات الطبية وأكثر من ذلك بكثير. هناك العديد من تطبيقات التكنولوجيا!

في معظم الحالات ، فإن مشتري هذه المعدات هم من الأجانب. هذه شركات من اليابان والصين والولايات المتحدة والدول الأوروبية. لسوء الحظ ، يبحث المتخصصون الروس فقط عن تقنيات مماثلة.

لقد زرت الأشخاص الذين يصنعون هذه التكنولوجيا ويروجون لها. فيديو قصير (5 دقائق).

عملة بعد المعالجة

(«»). , .

أنا لا أقدم روابط مباشرة حتى لا تنتهك قواعد الموقع ، لكنني أريد مساعدة الرجال في مشروعهم المثير للاهتمام ، لذلك إذا كان لديك أي أسئلة أو اهتمام بالتطبيقات العملية للتكنولوجيا ، اكتب في PM أو على asmtomsk@gmail.com

كل ذلك في باقة

كيف تعمل؟

توليد الشعاع

ماذا يحدث لسطح الأجزاء المعدنية؟

تطبيق التكنولوجيا

More articles: