Bomba de plasma para alto vacio. ¿¿Funcionará esta idea??

[Homer]

Hola.

¿En qué consiste el efecto de cátodo hueco?

[valvuladeplasma]

Hola.

¿En qué consiste el efecto de cátodo hueco?

Hola Homer.

A continuación presento una imagen conceptual de un cátodo hueco extraida del libro "Plasma Cathode Electron Sources" de Efim Oks que puse el link para descargar en las primeras páginas de este tema:



En la imagen el "hueco" es de tamaño exagerado solo a fines prácticos. Básicamente consiste en el confinamiento de plasma en el interior del cátodo. Aumentando su presión interna por el ingreso de iones positivos a través del hueco y el consecuente egreso de electrones.

Inicialmente se forma plasma por el camino que une ambos electrodos (siendo el camino mas largo, interior del cátodo) siempre que la presión del gas esté por debajo del punto crítico segun la curva de Paschen (a la izquierda del mínimo de tensión):



El interior del cátodo atrae iones positivos y aumenta su presión interna, aumentando la presión de las moléculas neutras en el conducto de evacuación. Si se conecta otra toma de gas en un volumen cerrado fuera del cátodo se logra una bomba de vacío de plasma con presiones finales por debajo del 1ubar o tan bajas como potencia eléctrica se disponga.

La diferencia de presión entre el volumen del cátodo y el del ánodo (máxima) dependerá solo de la intensidad del campo eléctrico en el caso ideal cuando la sección del hueco (pequeño diámetro) tienda a cero. El caudal es función de la corriente de excitación del plasma pero se debe recordar que el ión mas liviano es el H+ y éste tiene una masa 1840 veces mayor que el electron; causando una corriente de iones que su proporción se aproxima como la raiz cuadrada del cociente entre la masa del ión y la del electrón. Teóricamente para el hidrógeno la corriente de iones (caudal en moles de éste efecto) es 40 veces menos a la aplicada al plasma y para el aire mucho menos porque esta compuesto por nitrógeno a mas del 78%. Sin embargo he medido experimentalmente con mi diodo de plasma que para el aire en alto vacío tal corriente por alguna razón alcanza un factor de 30 (veces menor).

El funcionamiento de mi idea ("plasistor") se basa en que fuera del cátodo la corriente es prácticamente solo de electrones y podría se controlada por una reja de control como en los triodos termoiónicos. En mi diseño utilizo un cátodo hueco de gran volumen con un hueco circular en el centro de 1mm de diámetro.

Espero haber sido claro. Si no cualquier cosa volvé a preguntarme, no hay problema.

[valvuladeplasma]

Encontré un piquete en la goma de la conexión de la manguera con la bomba y le puse sellador para roscas, metí hasta el máximo la manguera en la toma de aspiración con un alambre de abrazadera. Pasa que por alguna razón enciende luego de 20s de marcha (como 50mbar) y aproveché para conectarle una lámpara en serie y detectar fugas. Asi concluí que en algún lugar de la manguera había problemas. Calculo que con todo bien luego de unos 50min de bombeo mecánico ya debería encender el plasma.

[Homer]

Gracias Juan

[valvuladeplasma]

Por nada Homer.

Sellé todas las fugas y ahora no enciende precozmente, ademas cambió el ruido de la bomba. Estoy cronometrando esperando ansiosamente a que encienda para bombear plasma .

[valvuladeplasma]

Luego de evacuar por 6.5hs continuas ventilando el cárter no bajaba la presión. Volvi a chequear fugas hoy y está perfecto. Concluí que el aceite salió malo, posiblemente una tanda porque el cambio anterior andaba mucho mejor.

Este es el aceite malo, no lo compren:



Y éste es uno importado de USA buenísimo que acabo de comprar por 50 dolares el litro:



La etiqueta dice que tiene una presión de vapor de 0.1 micra a 60°C, lo cual es excelente



No dice nada de viscosidad, mi bomba lleva ISO 46 pero si anduvo mas de 10hs con el malo no debería tener problemas y ademas el motor está bien sobredimensionado.

[valvuladeplasma]

Ya lo cambié y el aceite malo salio bien limpio, señal que no había humedad ni siquiera en el visor de la bomba y eso que consideré un coeficiente de rendimiento volumétrico malo (<0.1) por eso esperé mas de 6hs. Le tengo fe a éste aceite importado. Con la bomba el único problema que tuve hace un par de años fue que partí paletas de la primera etapa (son 2 etapas) pero al ser nacional y de buena calidad las conseguí en un par de semanas. No compré la bomba por el precio sino por la calidad y disponibilidad de repuestos. He visto que ahora fabrican una (la mas grande) de 272 L/min, cuando junte unos pesos la compro y de paso un vacuómetro digital.

[valvuladeplasma]

Como si no hubiese tenido problemas, encontré micro fugas en las juntas toricas y mas presión no le puedo dar porque se rompen las roscas. Me costó mucho encontrarlas porque ni con detergente ni abajo del agua las pude ver. Asi que decidí usar solo sellador de alta temperatura. Esperar 1 dia y curarlo con calor para que se vuelva aislador (eso ya lo probé en pequeñas cantidades). Luego de 10hs la pérdida de presión es mínima pero inaceptable. Espero tener suerte esta vez que es la quinta que lo armo.

De cualquier manera la silicona no resultó ser buen aislamiento.

El aceite es de primera, se nota en el ruido de la bomba.

[Homer]

Las pequeñas fugas se localizan fácilmente untando poco a poco la zona sospechosa con aceite de la bomba. Cuando cae repentinamente la presión ya la tienes.

[valvuladeplasma]

Gracias Homer por el consejo pero no tengo vacuómetro y las juntas estaban inaccesibles, normalmente mido por la rigidez dieléctrica cuando llego a cierta presión. Las encontré (fugas) porque luego de hacer vacío y esperar 10hs había perdido un poquito de presión que pude detectar por el ruido de la bomba y luego de evacuar y llenar varias veces encendía con 600V (eso me pasó con otras fugas) a cierta presión en el orden de las decenas de milibar.

Ahora armé la versión 0.35 jeje (3er diseño y 5to armado). Voy a esperar hasta mañana para curarlo con calor escalonada y lentamente. Ya revisé el sello de ánodo y esta perfecto, me falta probar el de cátodo mas tarde soplando y cerrando la válvula para ver si retiene la presión.

Una vez curado y le coloco los aisladores a los tornillos.

Este es el sellador de 1093°C que le puse:
http://www.permatex.com/documents/TDS/a ... /80335.pdf (link del pdf)



Así quedó finalmente: