專利名稱：等離子體發(fā)生器及其陰極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及等離子體發(fā)生器及其陰極。
背景技術(shù)：
等離子體發(fā)生器的核心部件是陽極和陰極。其產(chǎn)生等離子體的原理是陰極聯(lián)接于電源負(fù)極，陽極聯(lián)接于電源正極，首先使陰極和陽 極接觸，電源輸送出穩(wěn)恒電流。當(dāng)陰極緩緩離開陽極時(shí)，隨著電壓的 建立，兩極之間形成高溫等離子體火炬，具體地講是陰極發(fā)射的電子 將空氣擊穿形成等離子火炬。陰極作為發(fā)射電子的一極，長時(shí)間的工 作會在陰極的表面燒蝕出一個(gè)凹坑。為了降低陰極在高溫下的燒蝕速 度，已經(jīng)提出了采用冷卻水來冷卻陰極的復(fù)合式陰極，來延長陰極的 使用壽命。
如

圖1所示，傳統(tǒng)的水冷復(fù)合式陰極包括管形的陰極主體12安 裝在陰極主體前段的陰極頭14以及在陰極主體內(nèi)部的冷卻水管16。 陰極頭14是狹義上的陰極，亦即被消耗的部分。陰極頭14的工作端， 也就是用來與陽極相對的一端為其頭部，另一端則為尾部。管形陰極 主體的前端由陰極頭封閉。也就是說，陰極頭尾部暴露于管形陰極主 體的內(nèi)部。冷卻水從圖1中的右端進(jìn)入冷卻水管16,由冷卻水噴嘴 18噴射到陰極頭14的尾部上，對陰極頭14產(chǎn)生冷卻作用。冷卻水沿 著圖中的單箭頭方向從冷卻水管和管形陰極主體之間的空間中回流。
這種結(jié)構(gòu)的復(fù)合式陰極的陰極頭為扁平形狀，其使用壽命仍然有 待提兩。

實(shí)用新型內(nèi)容
鑒于上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種改進(jìn)的用于等離子
體發(fā)生器的壽命更長的陰極，以及使用這種陰極的等離子體發(fā)生器。
為此，本實(shí)用新型的陰極通過增加補(bǔ)償?shù)姆椒?，增加了陰極的可 燒蝕體積。
具體地，本實(shí)用新型提供了一種復(fù)合式陰極，包括管形陰極主體、 安裝在陰極主體上的陰極頭以及在陰極主體內(nèi)的冷卻水管，冷卻水從 冷卻水管進(jìn)入，由冷卻水管端部的噴嘴噴到陰極頭的尾部以對陰極頭 進(jìn)行冷卻，并經(jīng)由冷卻水管和陰極主體之間的空間回流，其特征在于，
所述陰極頭在陰極主體軸線方向上的尺寸大于其直徑。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，通過將陰極頭尾部設(shè)計(jì)為漸縮的形狀，減少 了阻力，增加了陰極的冷卻面積，強(qiáng)化了對陰極的冷卻，從而大大的 提高了陰極的使用壽命。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。附圖
中
圖l是現(xiàn)有技術(shù)的陰極的剖面圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的陰極的一種優(yōu)選實(shí)施方式的剖面圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。 在傳統(tǒng)的等離子體發(fā)生器中，陰極作為發(fā)射電子的一極，長時(shí)間 的工作會在陰極的陰極體表面燒蝕出 一個(gè)凹坑。分析認(rèn)為燒蝕有兩個(gè) 原因 一是在高溫下介質(zhì)氣體與陰極材料發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，造成 腐蝕；二是因?yàn)殛栯x子轟擊造成局部過熱，使陰極的表面的溫度升高 到甚至超過材料的熔點(diǎn)而發(fā)生的材料蒸發(fā)以及濺射之類的過程造成 的。強(qiáng)化冷卻可以在相當(dāng)程度上抑制或減緩這類過程，從而可以延長 陰極的使用壽命。另外，大量的試驗(yàn)和工程應(yīng)用表明，在同樣功率和 水冷條件下，陰極頭的使用壽命和陰極頭的消耗量具有一定^函數(shù)關(guān) 系，如果提高陰極的陰極體的可用消耗量，即擴(kuò)大陰極的可燒蝕體積，
則預(yù)示著陰極工作壽命的提高。
考慮到上述因素，設(shè)計(jì)人提出通過在陰極上增加補(bǔ)償?shù)耐钩霾?分，增加了陰極可燒蝕的體積。同時(shí)，利用陰極的凸出形狀，對冷卻 水噴嘴加以改造從而強(qiáng)化陰極的冷卻，從而提高陰極的使用壽命。
圖2圖示了本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式。按照本實(shí)用新型的 復(fù)合式陰極的陰極頭24裝配在管形的陰極主體22上，冷卻水管26 通過支撐結(jié)構(gòu)(未圖示)安裝在陰極主體22中。在該實(shí)施方式中， 與傳統(tǒng)方式不同的是，陰極頭加厚，使得其在陰極主體軸線方向上的 尺寸接近或大于其直徑。這樣，加大了陰極頭14的可消耗量，提高 了其壽命。鑒于陰極的燒蝕點(diǎn)在中央或其附近，并且為了便于冷卻， 陰極頭14的尾部最好為漸縮的形狀，比如總體上為倒錐形，或者半 球形、半橢球形等等。
在上述結(jié)構(gòu)中，冷卻水管和冷卻水噴嘴的結(jié)構(gòu)及其與陰極頭和陰 極主體的相對位置可以與圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)一樣，即陰極頭在冷卻
水噴嘴的外部。但是，根據(jù)本實(shí)用新型的進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式，為 了加強(qiáng)對陰極頭24的冷卻，如圖2所示，可以使冷卻水噴嘴28軍住 陰極頭24的尾部，為此，可以使冷卻水噴嘴28膨大。這樣，來自冷 卻水管26的冷卻水在陰極頭24的漸縮形尾部和冷卻水噴嘴28之間 圍繞陰極頭24的漸縮形尾部一直流動到陰極頭漸縮形尾部的根部， 然后從冷卻水管26 (包括冷卻水噴嘴28)和陰極主體22之間的空間 中回流(圖中單箭頭所示)，形成循環(huán)。這樣，整個(gè)陰極頭的尾部全 都浸在冷卻水中，增加了陰極與冷卻水的接觸面積，強(qiáng)化了陰極的冷 卻。
以上結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但是本 實(shí)用新型不限于這些實(shí)施方式，其一切變型和替代方案都在所附權(quán)利 要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種復(fù)合式陰極，包括管形陰極主體、安裝在陰極主體上的陰極頭以及在陰極主體內(nèi)的冷卻水管，冷卻水從冷卻水管進(jìn)入，由冷卻水管端部的噴嘴噴到陰極頭的尾部以對陰極頭進(jìn)行冷卻，并經(jīng)由冷卻水管和陰極主體之間的空間回流，其特征在于，所述陰極頭在陰極主體軸線方向上的尺寸接近或大于其直徑。
2. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式陰極，其特征在于，所述陰極體 的尾部為漸縮形狀。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合式陰極，其特征在于所述陰極 頭的尾部延伸到所述冷卻水噴嘴中。
4. 如權(quán)利要求3所述的復(fù)合式陰極，其特征在于所述冷卻水噴 嘴膨大。
5. —種等離子體發(fā)生器，包括陰極、陽極和電源，其特征在于 所述陰極為如權(quán)利要求1到4之一所述的復(fù)合式陰極。
專利摘要本實(shí)用新型涉及等離子體發(fā)生器及其陰極。本實(shí)用新型提出的復(fù)合式陰極包括管形陰極主體、安裝在陰極主體上的陰極頭以及在陰極主體內(nèi)的冷卻水管，冷卻水從冷卻水管進(jìn)入，由冷卻水管端部的噴嘴噴到陰極頭的尾部以對陰極頭進(jìn)行冷卻，并經(jīng)由冷卻水管和陰極主體之間的空間回流，其特征在于，所述陰極頭在陰極主體軸線方向上的尺寸大于其直徑。本實(shí)用新型的等離子體發(fā)生器包括上述復(fù)合式陰極。
文檔編號H05H1/34GK201078871SQ20072014626
公開日2008年6月25日 申請日期2007年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月1日
發(fā)明者鵬 劉, 宏 唐, 浩 宋, 平 李, 李本偉, 王雨蓬, 錢穎杰 申請人:煙臺龍?jiān)措娏夹g(shù)有限公司