Clever Geek Handbook

一堆

在这篇文章中，我继续使用爆炸性电子发射现象这一主题，我最近在我的文章“ 在阴极斑点的中心 ”中谈到了这种现象。接下来，是一种有趣的技术和设备，用于在扩展的等离子体通道中生成高电流低能量电子束（NECS）。该技术将允许获得具有许多独特特性的表面合金。在本文中，我们将讨论该技术的实际应用，其发展前景以及不寻常的应用领域。



怎么运行的？

为了产生电子束，必须使用真空室，在真空室中安装反射放电阴极（K1，K2）和等离子体阳极（A）。阴极之间的距离为20-50厘米，该过程在磁场中进行。为了使等离子体出现在放电间隙中，必须在低压下存在惰性气体。可以使用各种气体，但是更廉价地使用氩气。



压力不是很大-千分之一毫米汞柱可确保最大的“ 理想 ”气体。在这种情况下，气体分子的平均自由程至少比放电室的尺寸大一个数量级，大约为十米。
现在，为了点燃反射放电，必须将阴极K1，K2接地并从开关电源（IP）向阳极施加正电压脉冲。也不要忘记打开磁场。该图现在看起来类似于图中所示。



假设在阴极K1和阳极A之间出现了自由电子。电子向阳极的移动受到强磁场的阻碍，强磁场以某种方式使它在放电室中扭曲。电子开始在阴极之间振荡，导致气体分子电离。出现了额外的电子，这些电子又吸收并增强了电离过程，电离过程开始雪崩。阴极之间的空间充满了等离子体，阴极斑点出现在它们的表面上，并且放电进入大电流（电弧）阶段。

这种放电称为反射放电，因为它是由于电子从阴极K1和K2的多次反射而产生的就像在乒乓球中一样。反光放电物理很好理解。有时，这种放电称为潘宁放电。

光束产生

因此，我们学会了在真空室内稳定创建等离子柱。只要施加电源电压，放电就会存在。但这不是那么有趣。我们将尝试产生强大的电子束。为此，请将预充电至30-50 kV的电容器放电到放电室的阴极之一上。



我们通过强大的恒定电压源为高压电容器充电。充电电路由电感器提供。这是电路中非常重要的元素！电感器提供电路的所有操作。在为电容器充电时为直流电时，其电阻较小（36欧姆），在电容器放电时，会出现仅持续几微秒的强大脉冲。线圈的电阻急剧增加，并且电容器中存储的所有能量都被引向阴极K1。该电路由火花隙S的操作触发，火花隙S由4 kV负极性的短控制脉冲触发。电容器的能量通过约定的TL链路传输。由六根一定长度的平行电缆RK-50-9组成，以清楚地协调负载。大电流电子设备的所有节点都很严重。例如，一个电容器的重量超过100千克。

施加高压会怎样？在阴极处，出现负电荷增加的区域，该区域与反射放电的等离子体的边界相邻。有所谓的双层。对于从阴极点集中发射的电子，该区域正在加速。

电子会获得额外的强大加速度。电子束的形成开始。磁场继续发挥重要作用，不允许光束塌陷成“帘线”。这提供了较大的光束孔径，结果是工件的合适面积达70 cm2。脉冲持续时间为3-5μs，电子能量为35-50 keV。束在阳极等离子体中逆磁场传播并到达第二电极（K2），在这种情况下已称为“收集器”。我们在这里安装了将要处理的任何金属零件。该设备以最高0.5 Hz的频率连续运行。频率由高压电容器的电源和真空设备的性能决定。整个安装“包装”在严格的自动化系统中，并由一名操作员控制。对于安装，编写了专用软件。在此基础上，介绍部分就足够了。最好多谈谈这项技术的实际应用。

金属零件的表面会怎样？

电子束熔化表面的薄层（最深10微米深），在短时间内（百万分之一秒）形成液态熔融金属层。



金属既被瞬间加热又被快速冷却，这在金属表面形成了新的结构。发生表面硬化，各种杂质的溶解以及表面合金的有序结构的形成。此外，也可以广泛地调节光束的特性，从而为未来表面的必要的结构（在图中- 一个 -处理之前，b -之后）。

技术应用

该技术被广泛用于提高真空绝缘的电气强度。这可用于生产避雷器，微波电子设备的元件和组件，减速结构，真空断路器等。一方面，通过清洁表面上的各种杂质和夹杂物，另一方面，对电极的表面进行抛光，可以达到上述效果。



当然，使用该技术的最重要领域之一是对金属和合金进行改性以获得独特的性能特征。您可以处理专用的切割机，钻头，喷嘴，喷气发动机的刀片等等。加工零件的资源可以增加数十倍，有时甚至增加数百倍。一堆可以处理最复杂形式的部分。



技术的一个非常有趣的应用是模具的加工。模具的表面通过光束进行处理以修饰表面，从而延长了模具的寿命（有时是数倍！），或者使模具可以用更便宜的材料制成。



对于使用侵蚀性材料或在高温下工作的模具，例如在玻璃产品的制造中，尤其如此。模具的细节较少受到金属“疲劳”的影响，打开模具的过程也变得容易。



为该技术提供更多机会的新方向是创建复杂的表面合金，而采用任何其他方法都不可能制备这种合金。为此，在设备中内置了磁控管，以产生用于喷涂各种金属的光束。这种方法允许形成具有独特特征的纳米结构表面。这种对侵蚀性环境的抵抗力，在保持延展性的同时具有最高的强度等等。在这种情况下，处理将在一个周期内进行，而无需进行额外的疏散（右图为磁控管）。



该技术可以形成具有消毒特性的独特表面合金。日本人注意到了这一点，并生产出了男士剃须刀，其剃须刀使用该技术进行了加工。牙冠坯料，医疗器械等也可以加工。技术有很多应用！



在大多数情况下，此类设备的购买者是外国人。这些是来自日本，中国，美国和欧洲国家的公司。不幸的是，俄罗斯专家只是在研究类似技术。

我拜访了制造和推广这项技术的人。短片（5分钟）。


加工后的硬币
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我不会提供直接链接，以免违反本网站的规则，但是我想帮助他们从事有趣的项目，因此，如果您对该技术的实际应用有任何疑问或兴趣，请发送个人电子邮件或发送电子邮件至asmtomsk@gmail.com

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