ПЛАЗМЕННЫЙ ИСТОЧНИК И СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЛУЧЕЙ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

1. Плазменный источник для генерирования пучка заряженных частиц, содержащий:
плазменную камеру, оборудованную впускным патрубком для впуска газа и отверстием для вывода заряженных частиц из плазменной камеры;
радиочастотный модуль генерирования плазмы для генерирования плазмы внутри плазменной камеры, причем радиочастотный модуль генерирования плазмы содержит первый и второй резонансные контуры, каждый из которых настроен на, по существу, одну и ту же резонансную частоту, причем первый резонансный контур содержит первую антенну и первый, радиочастотный, источник питания, выполненный с возможностью приведения первого резонансного контура в действие на частоте, по существу, равной его резонансной частоте, а второй резонансный контур содержит вторую антенну, причем в рабочем режиме первый резонансный контур индуцирует во второй антенне радиочастотный сигнал благодаря наличию между ними резонансной связи, причем второй резонансный контур выполнен с возможностью подачи индуцированного радиочастотного сигнала в плазменную камеру для генерирования в ней плазмы; и
модуль ускорения частиц для вывода заряженных частиц из плазмы и ускорения заряженных частиц для формирования пучка, причем модуль ускорения частиц содержит второй источник питания, выполненный с возможностью создания разности потенциалов между плазменной камерой и ускоряющим электродом, причем область, расположенная между плазменной камерой и ускоряющим электродом, образует ускорительную колонну; причем второй источник питания выполнен с возможностью вывода высокого напряжения, относительно выходного сигнала первого, радиочастотного, источника питания.
2. Плазменный источник по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере плазменная камера, ускорительная колонна и вторая антенна расположены внутри корпуса, причем плазменный источник дополнительно содержит насос для вакуумирования корпуса для обеспечения, по существу, электрической изоляции второй антенны от первой антенны в рабочем режиме.
3. Плазменный источник по п. 1, отличающийся тем, что первый, радиочастотный, источник питания выполнен с возможностью вывода сигнала с амплитудой мощности до 300 Вт, предпочтительно до 100 Вт, более предпочтительно до 50 Вт.
4. Плазменный источник по п. 1, отличающийся тем, что второй источник питания выполнен с возможностью вывода сигнала постоянного тока, предпочтительно имеющего напряжение в диапазоне от 10 кВ до 200 кВ, более предпочтительно от 25 кВ до 175 кВ, еще более предпочтительно от 60 кВ до 150 кВ.
5. Плазменный источник по п. 1, отличающийся тем, что второй резонансный контур имеет коэффициент добротности, достаточно высокий для того, чтобы напряжение индуцированного радиочастотного сигнала было выше напряжения выходного сигнала первого, радиочастотного, источника питания.
6. Плазменный источник по п. 1, отличающийся тем, что второй резонансный контур выполнен с возможностью приложения индуцированного радиочастотного сигнала к плазменной камере между электродами, находящимися в контакте с внутренней частью камеры, причем данные электроды предпочтительно образованы электропроводящими участками стенок, образующих плазменную камеру, разделенными их электроизолирующим участком.
7. Плазменный источник по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит контроллер для модулирования радиочастотного выходного сигнала первого источника питания.
8. Плазменный источник по п. 7, отличающийся тем, что контроллер дополнительно выполнен с возможностью изменения амплитуды радиочастотного сигнала между первой амплитудой, при которой мощность генерируемого пучка обеспечивает возможность обработки материалов, и второй амплитудой, при которой мощность генерируемого пучка обеспечивает возможность получения изображения заготовки, причем первая амплитуда превышает вторую амплитуду.
9. Оборудование для обработки материалов, отличающееся тем, что содержит плазменный источник по п. 1.
10. Оборудование для обработки материалов по п. 9, отличающееся тем, что оборудование представляет собой одно из: оборудование для сварки электронным пучком, причем пучок заряженных частиц обеспечивает возможность сварки материалов;
оборудование для нанесения добавочного слоя, причем пучок заряженных частиц обеспечивает возможность обработки порошкообразных материалов, предпочтительно их сплавления;
оборудование для отверждения, причем пучок заряженных частиц обеспечивает возможность отверждения заготовок;
режущее оборудование, причем пучок заряженных частиц обеспечивает возможность резки материалов;
оборудование для плавления или испарения, причем пучок заряженных частиц обеспечивает возможность плавления и/или испарения материалов;
оборудование для обработки газов, причем пучок заряженных частиц обеспечивает возможность обработки газообразных веществ, предпочтительно продуктов сгорания;
оборудование для стерилизации, причем пучок заряженных частиц обеспечивает возможность стерилизации твердых или жидких материалов;
сверлильное оборудование, причем пучок заряженных частиц обеспечивает возможность сверления заготовок.
11. Способ генерирования пучка заряженных частиц, включающий в себя этапы, на которых:
впускают газ в плазменную камеру, причем плазменная камера оборудована впускным патрубком для впуска газа и отверстием для вывода заряженных частиц из плазменной камеры;
генерируют плазму внутри плазменной камеры при помощи радиочастотного модуля генерирования плазмы, содержащего первый и второй резонансные контуры, каждый из которых настроен на, по существу, одну и ту же резонансную частоту, причем первый и второй резонансные контуры содержат первую и вторую антенны, соответственно, используют первый, радиочастотный, источник питания для приведения первого резонансного контура в действие на частоте, по существу, равной его резонансной частоте таким образом, что первый резонансный контур индуцирует во второй антенне радиочастотный сигнал благодаря наличию между ними резонансной связи, причем второй резонансный контур подает индуцированный радиочастотный сигнал в плазменную камеру для генерирования в ней плазмы; и
выводят заряженные частицы из плазмы и ускоряют заряженные частицы для формирования пучка, используя второй источник питания для создания разности потенциалов между плазменной камерой и ускоряющим электродом, причем область,
расположенная между плазменной камерой и ускоряющим электродом, образует ускорительную колонну;
причем напряжение выходного сигнала второго источника питания представляет собой высокое напряжение по сравнению с напряжением выходного сигнала первого, радиочастотного, источника питания.
12. Способ по п. 11, в котором выходной сигнал первого, радиочастотного, источника питания имеет амплитуду мощности до 300 Вт, предпочтительно до 100 Вт, более предпочтительно до 50 Вт.
13. Способ по п. 11, в котором выходной сигнал второго источника питания представляет собой сигнал постоянного тока, предпочтительно имеющий напряжение в диапазоне от 10 кВ до 200 кВ, более предпочтительно от 25 кВ до 175 кВ, еще более предпочтительно от 60 кВ до 150 кВ.
14. Способ по п. 11, в котором комбинацию типа газа, размеров плазменной камеры и индуктивности магнитного поля, в случае его использования, подбирают так, чтобы время существования плазмы в камере после прекращения радиочастотного возбуждения составляло менее 10 микросекунд, предпочтительно менее 1 микросекунды.
15. Способ изменения заготовки при помощи пучка заряженных частиц, генерируемого способом по п. 11.
16. Способ по п. 15, в котором пучок заряженных частиц используют для одного из:
для сварки заготовки.
для сплавления заготовки, причем заготовка содержит порошкообразный материал;
для отверждения заготовки;
для резки заготовки;
для плавления и/или испарения заготовки;
для обработки газообразной заготовки, предпочтительно продуктов сгорания;
для стерилизации твердого или жидкого вещества;
для сверления заготовки.
17. Способ формирования изображения заготовки в процессе изменения заготовки с использованием пучка заряженных частиц, генерируемого способом по п. 11, отличающийся тем, что включает в себя выполняемые в произвольном порядке этапы, на которых:
пучок заряженных частиц используют для изменения заготовки; и
пучок заряженных частиц используют для формирования изображения заготовки,
причем между данными двумя этапами амплитуду радиочастотного сигнала изменяют с первой амплитуды, при которой пучок заряженных частиц обеспечивает возможность изменения заготовки, на вторую амплитуду, при которой пучок заряженных частиц обеспечивает возможность формирования изображения заготовки, или наоборот, причем первая амплитуда превышает вторую амплитуду.