مقاله طراحی و ساخت چشمه پلاسمای کاتد داغ

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله طراحی و ساخت چشمه پلاسمای کاتد داغ دارای ۶ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله طراحی و ساخت چشمه پلاسمای کاتد داغ  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله طراحی و ساخت چشمه پلاسمای کاتد داغ،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله طراحی و ساخت چشمه پلاسمای کاتد داغ :

مقدمه

رایجترین روش مورد استفاده جهت تولید و نگهداری پلاسـما برای کاربردهای تحقیقاتی و صنعتی، اعمال میدان الکتریکی به یک گاز خنثی است. وقتی الکترونها یا فوتونها با انـرژی مناسـب بـه اتمها و مولکولهای خنثی برخورد میکنند یونها و الکتـرونهـای دیگر را بوجود میآورند. الکترونهای ثانوی به همراه الکترونهای اولیه، دوباره در میدان الکتریکی شتاب میگیرنـد و خـود موجـب یونش اتمهای دیگر میشوند.این فرآیند به همین ترتیب ادامه می-

یابد تا اینکه یک بهمن الکترونی بمباران کننده اتمهای خنثی ایجاد میگردد و کسری (کمتر از یک درصد) از اتمهای گاز، یونیزه می-

شوند و تخلیه الکتریکی اتفـاق مـیافتـد و پلاسـما تشـکیل مـی-

گردد.[۳-۱]

با توجه به بسامد میدان الکتریکـی اعمـالی، نحـوهی جفـت شـدن میدان الکتریکی با پلاسما و سازوکار گرمایش پلاسما، این چشـمه های پلاسمایی به انواع مختلفی تقسیم میشـوند. هـر یـک از ایـن چشمهها بسته بـه نیـاز و شـرایط، دارای پیکربنـدیهـای مختلفـی هستند. در برخی از این چشمهها الکترودهـا مـیتواننـد خـارج از محفظهی پلاسما قرار گیرنـد و در بعضـی از آنهـا از دو روش، بـه صورت همزمان، برای جفت کردن میدان الکتریکـی اسـتفاده مـی-

شود. در غیاب میدان مغناطیسـی طـول پـویش آزاد الکتـرونهـا از

۱۹۷

مرتبه ابعاد محفظه است و درنتیجه احتمال برخورد الکترون با اتم-

های گاز ناچیز بوده و بازدهی یونش کم است. از این رو در برخی از چشمهها، از یک میدان مغناطیسی خارجی نیز استفاده میگردد.

فشار کاری چشمههای پلاسما شامل گسترهی وسیعی از فشارهای زیر پاسکال تا فشارهای اتمسفری است. در چشمههای متعارف تحت خلأ، پلاسما در فشارهای ۰/۰۱ تا چند میلیبار ایجاد میشود و اگر فشار محفظه پلاسما به خارج از این محدوده برده شود، پلاسما خاموش میشود. اما در موارد خاصی مانند سامانه چشمه یون نیاز است که پلاسما در خلأ بالا ایجاد شود.[۴] یک چشمه

پلاسمای خلأ بالا، چشمهای است که بتواند در فشارهای کمتر از
شکل: ۱ طرحواره چشمه پلاسمای کاتد داغ

۰/۰۱ میلیبار پلاسمای پایدار ایجاد نماید.
در این پژوهش ابتدا یک چشمه پلاسمای کاتد داغ طراحی و
آند از طریق یک فیدتروی ولتاژ بالا به پایانه مثبت یک منبع تغذیـه
ساخته شد. پس از آن با اعمال میدان مغناطیسی، پلاسما در خلأ
جریان مستقیم متصل گردید. پایانه منفی این منبع تغذیه نیز به یکی
بالا تشکیل گردید و با تغییر پارامترهای کنترلی مختلف (شامل
از پایههای کاتـد متصـل گردیـد. در اطـراف آنـد، یـک مجموعـه
جریان رشته، ولتاژ پلاسما و فشار) وضعیت تشکیل پلاسما و
یکپارچه از آهنرباهای دائمی قرار داده شد. این آهنرباهـا بـا ایجـاد
جریان تخلیه در چشمه پلاسما بررسی شد.
میدان مغناطیسی درون آند، طول پـویش الکتـرونهـای گسـیلی از
در این مقاله ابتدا پیکربندی چشمه پلاسمای ساخته شده و
کاتد به سمت آند را افزایش داده و با افزایش احتمال یونش باعـث
چیدمان آزمایش تشریح گردیده است. تأثیر پارامترهای کنترلی
سهولت در تشکیل پلاسما میشـوند. شـکل۳ تصـویری از چشـمه
مانند فشار، جریان اعمالی به چشمه الکترون، ولتاژ تخلیه الکتریکی
پلاسمای مورد آزمایش را نشان میدهد.

و اعمال میدان مغناطیسی بر تشکیل پلاسما بررسی و روی آن بحث شده است. در پایان نتیجهگیری ارائه شده است.

پیکربندی چشمه پلاسما و چیدمان آزمایش

چشمه پلاسمای مورد استفاده در این پژوهش از نوع کاتـد داغ است که طرحواره آن در شکل ۱ نشان داده شده است. در چشـمه پلاسمای ساخته شده از یک رشته تنگستن به عنوان کاتـد اسـتفاده گردید که روی یک پایه تفلـونی نصـب شـد و روی صـفحه کـار دستگاه خلأ قرار گرفت(شکل.(۲ دو انتهای این رشته از طریق دو فیدتروی الکتریکی بـه پایانـههـای یـک منبـع تغذیـه AC متصـل
گردید. یک استوانه استیل زنگنزن به عنوان آند روی پایه تفلـونی شکل :۲ کاتد و پایه نگهدارنده آن

قرار داده شد، طوری که رشته کاتد در مرکـز فضـای اسـتوانه آنـد جای گرفت.

۱۹۸

شکل: ۳ تصویری از چشمه پلاسمای مورد آزمایش

نتایج تجربی و بحث

در این پژوهش، ابتدا با اعمال میدان مغناطیسی به یـک چشـمه پلاسمای کاتد داغ، پلاسما در خلأ بالا تشکیل شـد. پـس از آن بـا تغییر پارامترهای کنترلی مختلف (شامل جریان رشته، ولتاژ پلاسـما و فشار) وضعیت تشکیل پلاسما و جریان تخلیه در چشمه پلاسـما بررسی گردید.

الف- تأثیر فشار کاری بر چگالی پلاسما

در آزمایش اول برای جریان رشته ۱۸ آمپر و ولتاژ تخلیه ۵۷/۲

ولت، تأثیر افزایش فشار محفظه بر جریان تخلیه الکتریکی بررسـی شد و نتایج منحنی شکل ۴ بدست آمد.

شکل: ۴ تغییرات جریان پلاسما با تغییر فشار

همانطور که مشاهده میشود، با افزایش فشار از ۱/۲×۱۰-۴ تا

۱۰-۳میلیبار، جریان پلاسما از ۱۳۰ به ۱۷۰ میلیآمپر افزایش یافته است. چون با افزایش فشار محفظه، تعداد مولکولهای گاز زیاد میشود، در نتیجه احتمال برخورد الکترونهای گسیلی از کاتد با آنها بیشترشده و باعث افزایش درجه یونش گاز و تشکیل پلاسمای چگالتر میشود.