Разработка мощной газоразрядной электронной пушки для импульсного нанесения многокомпонентных и химически-сложных покрытий

Теоретически и экспериментально исследованы условия формирования импульсного электронного пучка в мощной триодной электронной пушке высоковольтного тлеющего разряда с использованием низковольтного вспомогательного разряда. Путём моделирования определены основные геометрические и энергетические параметры пучка с учетом термодинамических параметров анодной плазмы. Также теоретически исследованы особенности транспортирования и сканирования электронного пучка. Разработана новая мощная газоразрядная пушка триодного типа и система управления её параметрами в импульсном режиме работы с использованием низковольтного вспомогательного разряда. В результате теоретического анализа и моделирования физических процессов в высоковольтном газовом разряде с холодным катодом показана возможность получения импульсного электронного пучка с общей мощностью десятки кВт при удельной мощности 10 5  – 10 6 Вт/см 2 . Разработаны физико-математические модели и проведено комплексное моделирование самосогласованной электроннно-ионной оптики триодной электродной системы высоковольтного тлеющего разряда и системы электромагнитной транспортировки импульсного электронного пучка через эквипотенциальный канал из разрядного промежжутка с низким
вакуумом в технологическую камеру с высоким вакуумом. Показана возможность формирования импульсного электронного пучка с поперечним размером несколько милиметров и проведения его из разрядного промежутка в технологический объём при перепаде давлений на 2 – 3 порядка. По результатам проведеных исследований разработана конструкция газоразрядной электронной
пушки триодного типа мощностью 30 кВт. Разработана также система автоматического управления током разряда газоразрядной пушки и система амплитудно-частотной модуляции электронного пучка. Время регулирования тока разряда путём изменения давления газа в разрядном промежутке не превышает единиц секунд, частота модуляции пучка обеспечивается в диапазоне десятков-сотен Гц. По результатам теоретических и экспериментальных исследований создан экспериментальный образец электронной пушки и разработана проектная документация. Также разработаны экспериментальные образцы устройств системы управления параметрами пушки.