弗裡曼離子源是一種側向引出電子碰撞型的離子源。該類型燈絲平行於離子引出的窄縫，並且處於它的正後方。燈絲的長度與引出的窄縫的整個長度是相對應的，在離子源燈絲磁場和外加磁場的的共同作用下，致使熱陰極產生的電子在無電場的等離子體中進行複雜的螺線運動，外加磁鐵產生的一個大約是100奧特斯的可變性磁場。

在使用離子源注入機對離子注入材料的表面進行改性的過程中，離子源有可能會無法正常工作，需要停機進行檢查和維修。檢查過程中如果發現燈絲上沉積有工作物質，那麼就會導致燈絲的局部或者整個燈絲慢慢變粗。燈絲的電阻會減弱，降低其發射電子的能力，最終發生熄弧現象。熄弧也稱作滅弧。當電壓超過一定值時，就會發生電弧放電。比如斷路器在有電的時候斷開的話，由於斷口上的電壓很高，就會產生電弧，使電路繼續導通，這是很危險的。這種現象統稱為燈絲中毒現象。

用鎢絲在經過化學處理後通過化學清洗裝入離子源。將純度為99.9%的MoCl₅試劑作為工作物質分析其離子源燈絲的中毒現象。在除氣階段時，對燈絲進行緩慢的加熱，進行自然氣化，通過進氣管熱傳導使得部分工作物質進行氣化。MoCl₅氣體在進入弧室之後，會在弧室束流引出口將其大部分抽走。剩餘的部分則沉積在鎢絲上，沉積的MoCl₅在高溫的情況下很快就分解為Mo和Cl₂。Cl₂會被抽走，但是Mo仍然沉積在燈絲上，導致燈絲發生中毒。在檢查的時候發現燈絲均勻的變粗，嚴重中毒。

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弗裡曼離子源已有了30多年的悠久歷史，是適用面最廣，使用率最高的一種離子源。它能將大多數元素的產生聚焦得很小，而且能量範圍也比較寬，所以成為人們的最佳選擇。廣泛的應用於離子源注入機，例如束流為毫安培級的多種金屬離子束的常規生產。在整個工業用的離子注入中大約95%都是採用弗裡曼離子源。

採用直徑為1.5mm的工業用鎢絲，在化學處理除去表面氧化層和化學清洗的基礎上，將其裝入離子源注入機。工作物質採用99.9%純度的MoCl₅。MoCl₅是一種很容易吸收水分的物質，分解它比較容易。在試驗過程中發現離子源燈絲會在工作階段中發生中毒現象。在工作中絕緣子絕緣被破壞，引起燈絲和弧室間電極發生短路，從而導致燈絲中毒。在注入MoCl₅的過程中，如果進氣量太大，該氣體進入弧室的離化率就會降低，一部分MoCl₅就會沉積在燈絲上，從而導致燈絲發生中毒現象。因為靠近弧室壁的兩端的燈絲的溫度比較低，其兩端就比較容易沉積MoCl₅。所以，在該階段的中毒現象常常發生在兩端，可以通過燈絲變粗發現，但是燈絲的中間部分由於中毒得不明顯，多以還具備發射電子的能力。燈絲中毒大部分原因是因為MoCl₅在低溫的情況下有較高的蒸汽壓的性質。除此之外，鉬和鎢是兩種完全相溶的金屬，在開始階段是有利於膜的生長，但是其進氣量對燈絲也會造成很大的影響。

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鎢銅EFP藥型罩中的EFP是英文Explosively Formed Penetrator的縮寫，翻譯成中文是“爆炸成型穿甲戰鬥部”或“自鍛破片戰鬥部”，有些國家也稱之為P裝藥(Projectile Charge)、“米斯尼-沙汀”裝藥(Misznay-Schardin)和品質聚能裝藥等。典型的EFP戰鬥部主要由金屬藥型罩、殼體、炸藥部件以及傳爆系列組成，通常還有一個用於將藥型罩和炸藥元件固定的壓環。其依靠形成的具有高動能的彈丸來實現破甲，與常規的射流破甲彈不同，在高能炸藥起爆後，爆炸所產生的能量通過藥型罩的變形發生折疊並獲得高速，因速度差的存在最終形成一個侵徹體。而這裏我們所介紹的爆炸成型彈EFP也是其中聚能裝藥的一類，其採用大於120°錐角的球缺罩或雙曲型藥型罩進行裝藥，當爆炸後，鎢銅藥型罩被極大的載荷擠壓變形，經翻轉閉合後形成爆炸成型彈丸。其具有許多的優點，如反應裝甲對其干擾小、侵徹後效大、對炸高不敏感等。

因而EFP的破甲侵徹能力在很大程度上取決於藥型罩的材料。傳統藥型罩的材料包括鐵、銅、貧鈾、鉭等。純鐵和純銅的具有良好的可塑性，但是其自身的密度較低，這就使得所形成的彈丸動能減小，降低了對靶材的侵徹力；而貧鈾具有較高的密度和可塑性，能大幅提升穿甲強度和裝甲抗度且具有上千度的高溫灼燒效果，但是貧鈾依然是具有放射性的物質，對人體的危害較大；鉭元素是一類稀土元素，其所具有的侵徹能力遠大於銅和鐵，但是其成本較高的問題是阻礙其推廣使用的重要因素。而鎢銅W-Cu體系結合了W高硬度、高密度、高強度以及優良的化學穩定性和Cu優良的導熱性和可塑性的優點，且由於二者熔點差別較大差別（W-3410℃，Cu-1083℃），在爆炸後銅蒸發氣化留下高硬度、高密度的硬質相鎢，相比於純銅藥型罩破甲穿深可提高近30%。因此，鎢銅EFP藥型罩具有廣闊的應用前景。

採用普通的鎢粉、銅粉和超細鎢銅複合粉製備鎢銅EFP藥型罩並對其性能進行對比。其中超細鎢銅複合粉末採用噴霧熱分解法製備。先用一定比例的偏鎢酸銨和硝酸銅溶解於蒸餾水製成混合溶液，再採用離心壓力噴霧乾燥機製備前驅體粉末，然後將前驅體粉末置入還原爐中進行焙燒。最後置入球磨機進行濕磨並在還原爐中進行還原，所形成的超細鎢銅複合粉末顆粒大小在100-300nm之間。在製成鎢銅棒材後開始對鎢銅EFP藥型罩毛坯進行鍛造。其毛坯變形經過了三個階段：其一，毛坯在模具中鐓粗，在此過程中毛坯的上下兩個部分首先發生變形，並在壓應力的作用下上下部的微孔逐漸變少，密度增大，與沖頭的接觸面積增加，摩擦力增大，在拉應力的作用下金屬產生了橫向流動；其二，金屬流動至模壁時受到阻礙，其將沿著模具底部的圓孔流動，在這一過程中毛坯內的微孔進一步減少，密度進一步增大；最後，當金屬流動至頂料杆時便進入複壓階段，其主要通過靜水壓力來消除毛坯的微孔，因此效果並不顯著。要保證鎢銅EFP藥型罩的密度必須使得毛坯在前兩個階段充分變形。

另外，鎢銅EFP藥型罩毛坯在鍛造的過程中，其基體材料的變形存在兩種方式，一種是只有銅相發生變形，鎢相不發生變形，且鎢顆粒沿著銅基體變形方向流動呈流線型分佈；而另一種是銅相和鎢相均發生了變形，變形後二者均呈纖維狀。通過合理設計鎢銅EFP藥型罩毛坯的形狀並使得其在變形階段變形充分，才能保證最終的緻密度、抗拉強度以及延伸率達到所需的要求。

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