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Hochfrequenz-Plasmagenerator Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Plasmagenerator
mit einer einen etwa rohrförinigen Hohlkörper bildenden Hochfrequenzleitung, deren
eines Ende an einen Hochfrequenzgenerator angeschlossen ist.
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Es ist bereits ein Mikrowellen-Plasmabrenner bekannt, der einen ein
Magnetron enthaltenden Hochfrequenzgenerator enthält, welcher mit einer Koaxialleitung
verbunden ist, die in eine Düse ausläuft, durch die ein Arbeitsgas ausströmt. Die
Koaxialleitung ist ferner mit einem Abstimmglied (Kurzschlußschieber) versehen,
um den Fußpunktleitwert der sich an der Düse ausbildenden Flammenzone an die Ausgangsimpedanz
des Hochfrequenzgenerators anpassen zu können. Um mit einer solchen Anordnung eine
Plasmaffamme erzeugen zu können, sind Mikrowellenleistungen von mindestens einigen
hundert Watt erforderlich.
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Es ist ferner bekannt, zur Erzeugung von Plasmen einen mit Hochfrequenz
gespeisten und ein ionisierbares Medium enthaltenden Hohlraumresonator hoher Güte
zu verwenden, der durch Hochfrequenz in einem Grundschwingungsmode erregt wird.
Besonders günstige Anregungsbedingungen erhält man, wenn man im Hohlraumresonator
zusätzlich noch ein magnetisches Gleichfeld erzeugt, das senkrecht auf der Richtung
des elektrischen Feldes im Hohlraumresonator steht und bezüglich der Frequenz der
dem Hohlraumresonator zugeführten Hochfrequenzenergie so bemessen ist, daß die Hochfrequenz
mit der Elektronencyclotronfrequenz
übereinstimmt, wobei e die Ladung und m. die
Masse des Elektrons bedeuten.
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Dieses bekannte Verfahren ist jedoch mit einer Reihe schwerwiegender
Nachteile behaftet: Bei hohen Magnetfeldem werden die Abmessungen des Hohlraumresonators,
die in der Größenordnung der der Elektronencyclotronfrequenz entsprechenden Wellenlänge
liegen, für praktische Zwecke zu klein. Außerdem verstimmt das Plasma den Hohlraumresonator
sehr stark, so daß zur Aufrechterhaltung einer das Plasma liefernden Gasentladung
relativ hohe Hochfrequenzleistungen erforderlich werden, wenn die Resonanzfrequenz
des Hohlraumresonators von der Elektronencyclotronfrequenz etwas abweicht.
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Durch die Erfindung sollen diese Nachteile vermieden werden. Gleichzeitig
soll der von einem hochfrequenten elektrischen Feld auf ein Plasma ausgeübte Druck
nutzbar gemacht werden. Ein elektrisches Wechselfeld übt bekanntlich auf ein Plasma
einen Radialdruck F, aus, der bei Vernachlässigung von Stoßeinflüssen durch die
folgende Gleichung ausgedrückt werden kann:
dabei bedeutet: w die anregende Frequenz, a)p die Plasmafrequenz, s. die
Dielektrizitätskonstante des Plasmas, E die elektrische Feldstärke.
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Diese Radialkraft kann bei -einer Plasmaquelle gemäß der Erfindung
nutzbar gemacht werden, um das Plasma zu begrenzen und von den Bauelementen der
Plasmaquelle fernzuhalten.
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Ein Hochfrequenz-Plasmagenerator mit einer einen etwa rohrfönnigen
Hohlkörper bildenden Hochfrequenzleitung, deren eines Ende an einen Hochfrequenzgenerator
angeschlossen ist, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörpers
verbundene, mindestens einen mäanabwechselnd beim -einen und anderen Ende des Hohlkörpers
verbundenen, mindestens einen mäanderförmigen Schlitzzug bildende Schlitze aufweist
deren Länge wenigstens annähernd ein ganzes Vielfaches der halben Wellenlänge der
in den Schlitzzug eingespeisten Hochfrequenzschwingungen ist.
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Die hochfrequenzgespeiste Plasmaquelle gemäß der Erfindung hat gegenüber
dem Stand der Technik eine Reihe von wesentlichen Vorzügen: Zur Erzeugung und Aufrechterhaltung
eines Plasmas werden nur überraschend kleine Hochfrequenzenergien benötigt.
Die
Anordnung ist außerordentlich breitbandig, so daß das Plasma auch bei stark schwankender
Frequenz der Hochfrequenzenergie und/oder Stärke des Magnetfeldes aufrechterhalten
bleibt. Die Radialkräfte, die, von dem an der Wellenleiteranordnung entstehenden
elektrischen Feld auf das Plasma ausa -s "eübt werden, gestatten das Plasma im Inneren
de Hohlkörpers oder Zylinders zu konzentrieren, so daß die Erhitzung des Hohlkörpers
durch das Plasma und Energieverluste durch Wandstöße gering gehalten werden. Bei
geeigneter Wahl des Verlaufes des Magnetfeldes kann ein Plasmastrahl erzeugt oder
eine zusätzliche axiale Einschließung des Plasmas erreicht werden.
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Die Erfindung wird iin folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, es zeigt Fig. 1 eine perspektivische
Ansicht der Wellenleiteranordnung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
F i g. 2 eine abgewickelte Ansicht des zylindrischen Teile* der in F i
g. 1 dargestellten Wellenleiteranordnung, F i g. 3 eine Darstellung
der Feldverteilung in einer Ebene, die senkrecht auf der Achse Z der in F i
g. 1 dargestellten zylindrischen Wellenleiteranordnung steht F i
g. 4 eine F i g. 3 entsprechende Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform
der Erfindung, F i u. 5 eine Schnittansicht einer abgewandelten Anordnung
zur Ankopplung der Wellenteiteranordnung an eine zu einer Hochfrequenzquelle führende
Koaxialleitung, F i g. 6, 7 und 8 vereinfachte Axialschnittansichten
weiterer Ausführungsformen der Erfindung, F i g. 9 eine etwa _F i
g. 3 entsprechende Schnittansicht einer Ausführungsforin der Erfindung, die
zwei konzentrische Wellenleiteranordnungen enthält, F i g. 10 eine schematische
Darstellung eines O-Carcinotrons und F i g. 11 eine F i g. 9 entsprechende
Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei der vom Prinzip der
in F i g. 10 dargestellten Rückwärtswellenröhre (0-Carcinotrons) Gebrauch
gemacht wird.
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Die in Fig. 1 dargestellte Wellenleiteranordnung für eine hochfrequenzgespeiste
Plasmaquelle enthält als wesentlichstes Bauteil einen zylindrischen Hohlkörper
1 aus einem. wenigstens oberflächlich leitenden Werkstoff. Der zylindrische
Hohlkörper 1 ist in F i g. 2 längs einer in F i g. 1 gestrichelt gezeichneten
Linie 3 geschnitten und in die Zeichenebene abgewickelt dargestellt.
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Der Hohlkörper 1 weist eine Anzahl von Durchbrechungen in Form-von
Schlitzen5a, 5b, 5c ...
auf, die wenigstens -annähernd
parallel zueinander und zur Achse7 des Zylindersl verlaufen und-jeweils etwa eine
halbe Wellenlänge der erregenden Hochfrequenz lang sind. Der erste Schlitz-5 a ist
etwas länger als die übrigen Schlitze und reicht bis zum unteren Rand
9 des zylindrischen Hohlkörpers :t, während die anderen Schlitze im Abstand
vom unteren Rand 9 und oberen Rand 11 enden. Benachbarte Schlitze
sind abwechselnd am oberen und unteren Ende durch längs des Umfangs des Hohlkörpers
1
verlaufende Verbindungsschlitze 13 a, 13 b, 13 c
...
yerbunden, so daß sich ein mäanderförmiger Schlitzzug ergibt, der, wie
i e> C usbesondere aus F i -. 2 ersichtlich ist, mit dem Schlitz Sa
beginnt und mit dem letzten Schlitz 5 n endet.
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Der beschriebenen Wellenleiteranordnung wird die zur Erzeugung des
Plasmas dienende Hochfrequenzenergie an dem Ende des Schlitzes 5a zugeführt, das
an den Rand 9 angrenzt. Hierzu dient eine Einkopplungsanordnung, die aus
einer wenigstens oberflächlich leitenden Platte 15 (F i g. 1) besteht,
die einen Radialschlitz 17 hat, der die Fortsetzung des Schlitzes 5a bildet.
Der in F i g. 1 linke Rand 19 des Schlitzes 17 ist mit der
einen Seite eines Hohlleiters 21 verbunden. Die Platte 15 ist hierzu mit
einem Ansatz 23
versehen, dessen Breite anfänglich konstant ist und dann in
Richtung auf einen Anschlußflansch 25 gegen Null abnimmt. Der Hohlleiter
21 ist derart schräg abgeschnitten, daß er an der Seite des Randes 19 des
Schlitzes 17 am längsten und auf der gegenüberliegenden Seite am kürzesten
ist. Am anderen Rand 29
beginnt sich der Schlitz 17 von dem in Achsrichtung
des Hohlleiters 21 gerechneten Punkt, an dem die Schnittfläche 27 den Rand
19 erreicht, zu erweitern, bis die Mittelachse des Hohlleiters 21 -erreicht
ist. Von da an verläuft der Rand 29 längs der Mittelachse ein Stück in den
Hohlleiter hinein.
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Auf der Seite des Randes 29 des Schlitzes 17 ist die
Platte 15 mit einem Ansatz 31 versehen, dessen Breite, wie dargestellt,
allmählich bis zu einer Spitze 33 auf Null abnimmt. Durch die dargestellte
Anordnung wird ein praktisch reflexionsfreier übergang zwischen dem im Querschnitt
kreisförmigen Hohlleiter 21 und dem durch den Schlitz 5 a gebildeten
Eingang der aus dem Hohlkörper 1 bestehenden Wellenleiteranordnung gewährleistet.
Selbstverständlich kann eine entsprechende Ankopplungsanordnung auch bei Verwendung
eines Hohlleiters mit rechteckigem Querschnitt verwirklicht werden.
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Die durch d#n geschlitzten Hohlkörper 1 gebildete Wellenleiteranordnung
kann als eine Art Lecher-oder Parallel-»Draht«-Leitung angesehen werden, die nach
jeweils A/2 um 1801 umgebogen worden ist. Bei einer -ewöhnlichen Paralleldrahtleitung
wechselt die Richtung des elektrischen Feldes einer stehenden Welle auf der Leitung
im Abstand von einer halben Wellenlänge um jeweils 1800. Im Gegensatz dazu
sind bei einer Wellenleiteranordnung der in F i g. 1
und 2 dargestellten Art
die elektrischen Feldvektoren an allen Schlitzen gleichgerichtet, wie durch die
Pfeile in F i g. 3 dargestellt ist, die die elektrische Feldverteilung in
einer zur Zylinderachse 7 senkrechten Ebene in einem bestimmten Augenblick
zeigt. Die elektrischen Feldkomponenten, die von den einzelnen Schlitzen
5 ausgehen, wirken also auf die im Inneren des Hohlkörpers 1 befindlichen
Elektronen alle gleichsinnig, so daß eine sehr wirkungsvolle Anregung der Elektronencyclotronfrequenz
möglich ist, wenn ein parallel zur Achse 7 des Zylinders gerichtetes Magnetfeld
H geeigneter Größe vorhanden ist, das durch irgendeine bekannte Anordnung erzeugt
werden kann, z. B. einen zylindrischen, axial magnetisierten Permaneutmagneten oder
eine Magnetspulenanordnung, wie sie in den F i g. 6 bis 8 dargestellt
ist. Die in F i g. 1 dargestellte Anordnung kann für sich allein in einer
Umgebung verminderten Drukkes, z. B. in einer in F i g. 1 nicht dargestellten
Vakuumkammer oder im Weltraum, betrieben werden. Es ist jedoch auch möglich, koaxial
zum Hohlkörper 1 einen entsprechend geformten, nicht durchbrochenen Hohlkörper
35 (F i g. 4) vorzusehen. Der C
zylindrische
Hohlkörper 35 endet unten im Abstand von der Platte 15 und kann dort
mit einer entsprechenden Platte versehen sein, die im Abstand von der Platte
15 verläuft und am Ort der Kopplungsanordnung 17 bis 33 mit
einer Aussparung versehen ist.
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Die Feldverteilung in der durch den Hohlkörper 1
gebildeten
Wellenleiteranordnung ähnelt der, die bei Anregung eines Resonanzhohlraumes mit
der Grundschwingung im TE.i-Mode auftritt.
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Die beschriebene Wellenleiteranordnung ist sehr breitbandig und erlaubt
schon mit sehr geringen Hochfrequenzenergien, Plasmen zu erzeugen und aufrechtzuerhalten.
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Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung bestand der zylindrische
Hohlkörper 1 aus einem Messingrohr mit einer Wandstärke von etwa
1 mm und einem Durchmesser von etwa 40 mm. Die Länge der Schlitze
5 betrug 120 mm, ihre Breite war 2 mm. Mit 10 Watt Hochfrequenzleistung
einer Frequenz von 10 GIlz wurde in Wasserstoff, dessen Druck zwischen
1,5 -10-5 und 2.10-2 Torr geändert werden konnte, eine gut begrenzte Plasmasäule
erhalten ', die sich länRs der Zylinderachse 7 üb--r die ganze Länge
(1,8 m) des Vakuumgefäßes erstreckte. Die Plasmadichte wurde bei 4.10-4 Torr
mit ungefähr 1011 em-3 gemessen.
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Mit einem zylindrischen Wellenleiter der in F i g. 1.
dargestellten
Art und einem Durchmesser von 15 mm konnte in Wasserstoff im Druckbereich
zwischen 8. 10-4 und 1,5 -10-3 Torr eine Plasmasäule erzeugt werden.
Die Wellenleiteranordnung war für eine Wellenlänge von 24 cm entsprechend
1,25 GIlz ausgelegt, dabei konnte ein Plasma mit Hochfrequenzleistung -einer
Frequenz zwischen 0,9 und 10 GHz erzeugt werden, wenn die Stärke des
axialen Magnetfeldes auf einen Wert eingestellt wurde, der der Resonanz bei der
Elektronencyclotronfrequenz entsprach.
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Bei geeigneter Wahl der Frequenz und des Drukkes und Einstellung auf
Resonanz konnte längs der Schlitze 5 deutlich eine Entladungsverteilung b,eobachtet
werden, die einer stehenden Welle längs der Schlitze entsprach. Mit abnehmendem
Neutralgasdruck und/oder zunehmender Eingangsleistung wird das Plasma mehr und mehr
in das Innere des Hohlkörpers verdrängt, so daß sich schließlich die eingangs erwähnte
scharf begrenzte Plasmasäule in der Zylinderachse ergibt. Versuchsweise wurde der
ge-
schlitzte Zylinder in einen magnetischen Spiegel (Spiegelverhältnis 2,5)
eingesetzt. Das Plasma blieb scharf begrenzt und verläuft weitgehend längs der magnetischen
Kraftlinien. Der magnetische Spiegel erweitert den Druckbereich, indem
-ein Plasma bei gegebener Eingangsleistung erzielbar ist, er betrug dann
3 - 10-5 bis 2.10-2 Torr bei 60 Watt Dauerstrichleistung von
3 GIlz.
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F i g. 5 zeigt, wie der Eingangsschlitz 5
a einer Wellenleiteranordnung der in F i g. 1 dargestellten Art an eine
Koaxialleitung angekoppelt werden kann. Die Wellenleiteranordnung enthält wieder
einen geschlitzten Hohlzylinder 1, wie er in F i g. 1 dargestellt
ist, dessen unteres Ende mit einer leitenden Platte 15' verbunden ist. Die
in erster Näherung kreisringförTnige Platte 15' ist in Fortsetzung des Eingangsschlitzes
5 a durch einen radialen Schlitz 17'
aufgetrennt, und
ihre radialen Abmessungen nehmen in der aus F i g. 5 ersichtlichen Weise
von dem dem Schlitz 17" diametral gegenüberliegenden Teil 15
a
zum Schlitz 17' hin in der in F i g. 5 dargestellten Weise ab.
Der eine Rand 19' des Schlitzes 17' ist mit dem Innenleiter 41 und
der andere Rand 29' mit einem schräg abgeschnittenen Außenleiter 43 verbunden.
Der abgesehrägte Teil des Außenleiters verjüngt sich außerdem kegelstumpfartig in
Richtung auf die Ansatzstelle des Schlitzes 5a. Die Koaxialleitung 41,. 43 kann
in einer Anschlußkupplung 25' enden und vakuumdicht durch die Wand eines nur teilweise
dargestellten Vakuumgefäßes 45 durchgeführt sein. Der Zwischenraum zwischen Innenleiter
und Außenleiter kann durch einen oder mehrere Isolatoren 47 abgedichtet sein. Mit
49 ist eine Stütze angedeutet, die. die Platte 15' an der der Anschlußkupplung
25' gegenüberliegenden Seite des Vakuumgefäßes 45 abstützt.
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F i g. 6 zeigt stark vereinfacht einen anderen Plasmagenerator.
Er enthält eine Wellenleiteranordnung 1, die über eine Hochfrequenzleitung
51 mit einem Hochfrequenzgenerator 53 gekoppelt ist. Die Wellenleiteranordnung
1 ist in einem Vakuumgefäß 45 angeordnet, das mit einem Gaseinlaß
55 versehen ist und über eine Leitung 57 mit einer Vakuumanlage
59 verbunden ist. Das zylindrische Vakuumgefäß wird von einer Magnetspulenanordnung
61 umgeben, die aus einer Reihe von koaxialen, ringförmigen und gegebenenfalls
wassergekühlten Magnetspulen besteht, die so bemessen und angeordnet sind, daß im
Inneren 63 des Vakuumgefäßes 45 ein achsparalleles homogenes magnetisches
Gleichfeld H herrscht. Im Betrieb entsteht eine Plasmasäule 65, die sich
längs der Achse der Wellenleiteranordnung 1 über die ganze Länge des Vakuumgefäßes
45 erstreckt, die im vorliegenden Fall beispielsweise 180 cm betragen kann.
Der Durchmesser des Vakuumgefäßes 45 betrug 21 cm.
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Bei der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform ist die Magnetspulenanordnung
61' unsymmetrisch bezüglich der Wellenleiteranordnung 1 angeordnet.
Das Magnetfeld ist daher am Ort der Wellenleiteranordnung 1 inhomogen, es
divergiert in F i g. 7 nach links, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet
ist. Bei einer solchen Anordnung wird der Plasmastrahl aus der Wellenleiteranordnung
1 bevorzugt in Richtung abnehmender magnetischer Feldstärke ausgestoßen,
wie durch einen Pfeil 65' angedeutet ist. Die Richtung des Plasmastrahles
kann der des durch die Leitung 55 zugeführten Gasstromes gleichgerichtet
oder entgegengesetzt gerichtet sein.
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F i g. 8 zeigt eine Ausführungsforin, die zwei einander koaxial
gegenüberliegende Anordnungen der in F i g. 7 dargestellten Art enthält.
Die von den Wellenleiteranordnungen la, lb ausgestoßenen Plasmastrahlen65a,
65b sind wegen des durch die gestrichelten Linien angedeuteten Verlaufes
des Magnetfeldes H, das in der Mitte zwischen den Plasmaquellen am schwächsten ist,
aufeinander zu gerichtet, so daß in der Mitte der Anordnung ein gut begrenztes eingeschlossenes
Plasma 65 c entsteht. Die Plasmaquellen la, 1 b können mit
Hochfrequenzleistung gleicher oder verschiedener Frequenz ge-_ speist werden.
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F i g. 9 zeigt eine Schnittansicht einer Wellenleiteranordnung,
die zwei koaxial ineinander angeordnete geschlitzte Hohlkörper l', V' enthält.
Die durch die zylindrischen Hohlkörper l', l" gebildeten Wellenleiteranordnungen
werden über zwei Hochfrequenzleitungen 21', 21" mit Hochfrequenzleistung gespeist,-
wie beispielsweise an. Hand von F i g. 1
und 4 erläutert
wurde. Die Speisung kann mit Hochfrequenzleistung gleicher oder verschiedener Frequenz
erfolgen. Bei ausreichend niedrigem Druck und genügend hoher Hochfrequenzleistung
entsteht praktisch nur innerhalb der inneren Wellenleiteranordnung ein Plasma
65. Selbstverständlich können auch mehr als zwei koaxiale Wellenleiteranordnungen
der in F i g. 1 dargestellten Art verwendet werden.
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Durch die in F i g. 9 dargestellte, Verwendung mehrerer koaxialer
Wellenleiteranordnungen läßt sich eine sehr hohe Leistungsdichte im Plasma
65 erzielen. Das an Hand von F i g. 9 erläuterte Prinzip kann selbstverständlich
auch bei den anderen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen angewendet werden.
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F i g. 10 zeigt schematisch eine unter dem Namen O-Careinotron
bekannte Rückwärtswellenröhre, die Ihnlich wie ein Magnetron zur Erzeugung elektronagnetischer
Schwingungen dienen kann. Die Röhre 71 enthält ein Vakuumgefäß
73, in dem eine Art Jerzögerungsleitung angeordnet ist, die ein nicht Jurchbrochenes,
inneres Element 75 und ein dieses konzentrisch umgebendes äußeres geschlitztes
Element 77 enthält. Zwischen den Elementen 75, 77 der Verzögerungsleitung
befinden sich eine Kathode 79
und eine Anode 81, die einen Elektronenstrahl
83
aussenden bzw. aufnehmen. Der Elektronenstrahl wird durch ein axiales Magnetfeld
H auf eine Kreisbahn zwischen den Elementen 75, 77 gezwungen und erzeugt
in der Wellenleiteranordnung elektromagnetische Schwingungen, die auf nicht dargestellte,
bekannte Weise ausgekoppelt werden können.
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Bei der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsforrn wird die
Hochfrequenzleistung zur Speisung der Plasmaquelle, bei dieser selbst durch einen
Hochfrequenzgenerator erzeugt, der auf dem Prinzip eines Q-Carcinotrons arbeitet.
Bei Fig. 11 ist die Anordnung jedoch gerade umgekehrt wie bei dem in F i
g. 10 dargestellten bekannten Carcinotron, d. h., das nicht durchbrochene
Element 75' der Wellenleitung liegt außen und umschließt das geschlitzte
Element 77' konzentrisch. Zwischen den Elementen 75', 77 sind wieder
eine Kathode 79' und eine Anode 81' angeordnet, die einen Elektronenstrahl
83'
aussenden bzw. aufnehmen, der durch ein axiales Magnetfeld H auf eine
Kreisbahn zwischen den Elementen 75', 77' gezwungen wird. KoaxW innerhalb
des Elements 77' befindet sich nun noch eine Wellenleiteranordnung
1 der in F i g. 1 dargestellten Art, die durch die von der O-Carcinotron-Anordnung
75',
77', 79', 81' erzeugte Hochfrequenzleistung erregt wird, so daß
im Inneren der Anordnung --in Plasma 65 entsteht.
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Bei der in F i g. 11 dargestellten Ausführungsform ist keine
Kopplungsleitung zwischen der O-Careinotron-Anordnung und der Wellenleiteranordnung
1
erforderlich, da sich das elektrische Feld, das sich in den Schlitzen des
Verzögerungselementes 77' ausbildet, nach innen ausbreitet und die Wellenleitera-nordnung
1 erregt. Bei der Wellenleiteranordnung 1
in F i g. 11 hören
daher beide Enden des Schlitzzuges im Abstand vor den Rändern des zylindrischen
Hohlkörpers auf, wie es für den Schlitz 5 n in F i
g. 2 dargestellt ist. Der erste Schlitz 5a geht also nicht bis zum Rand
9 durch, wie es in F i g. 2 gezeigt ist.
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Bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen läßt sich das Plasma
mit der geringsten Hochfrequenzenergie dann zünden, wenn die halbe Wellenlänge der
erregenden Hochfrequenz gleich der Länge der Schlitze 5 (F i g. 1,
2) ist und das axiale Magnetfeld H so eingestellt ist, daß die Elektronencyclotronfrequenz
gleich der erregenden Frequenz ist. Nach der Zündung kann die Stärke des Magrietfeldes
gewünschtenfalls verringert werden, insbesondere bei höheren Hochfrequenzleistungen,
was bei Verwendung von Elektromagneten aus Gründen des Leistungsverbrauchcs vorteilhaft
ist.
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Da die beschriebenen Wellenleiteranordnungen sehr breitbandig sind,
kann die Schlitzlänge beträchtlich von der halben Wellenlänge der anregenden Hochfrequenz
abweichen, wie oben bereits erwähnt wurde. Es ist merkwürdigerweise auch möglich,
mit Hochfrequenzleistung zu arbeiten, deren Frequenz dem Doppelten der Elektronencyclotronfrequenz
entspricht. Vermutlich läßt sich eine Anregung auch noch mit höheren Vielfachen
der Elektronencyclo tronfrequenz und gegebenenfalls sogar mit Untervielfachen dieser
Frequenz bewirken.
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Der Abstand zwischen zwei benachbarten Schlitzen 5 (F i
g. 1) kann in weiten Grenzen schwanken. An Stelle eines zylindrischen Hohlkörpers
kann auch ein Hohlkörper anderer Form verwendet werden z. B. in Form einer Kegelstumpfmiantelfläche,
eines Exponentialtrichters, eines Teiles einer Rotations-Ellipsoid-, Paraboloid-
oder Hyperboloidfläche, Es können auch mehrere axial hintereinandergeschaltete Systeme
verwendet werden, z. B. Systeme, wie sie in F i g. 1, 7, 9 und
11 dargestellt sind. Auch die in F i g. 8 dargestellte Anordnung kann
durch weitere koaxiale Wellenleiteranordnungen ergänzt werden, die die Wellenleiteranordnungen.
la, 1 b umfassen und/oder in axialem Abstand von diesen angeordnet
sind.
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Die Wellenleiteranordnung und die anderen leitenden Teile können aus
irgendeinem geeigneten Werkstoff bestehen, der mindestens an der Oberfläche gut
leiten soll. Beispiele sind Kupfer, Silber oder oberflächlich mit einem gut leitenden,
z. B. aus Silber bestehenden Belag versehene Bauteile aus anderen Materialien, z.
B. Keramik. Diese Materialien sollen vorzugsweise nicht feriomagnetisch sein, damit
das axiale Magnetfeld nicht verzerrt wird. Es ist unter Umständen jedoch auch denkbar,
den zylindrischen Hohlkörper aus einem Permamentmagnetmaterial herzustellen, so
daß er sowohl als Wellenleiteranordnung wirkt als auch das in seinem Inneren benötigte
axiale Magnetfeld liefert.
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Wie aus der Hochfrequenztechnik bekannt, kann die Wellenleiteranordnung
auch komplementär ausgebildet sein, d. h., an die Stelle eines Schlitzes
kann leitender Werkstoff und umgekehrt treten.