Исследование эрозии катода в отрицательном коронном разряде

• Автор: Петров, Алексей Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Общая характеристика отрицательного коронного разряда

1.1.1. Режимы и ВАХ отрицательной короны

1.1.2. Численные модели импульсов Тричела и безымпульсной отрицательной короны

1.1.3. Экспериментальные исследования механизма импульсов Тричела и безымпульсной короны

1.1.4. Пространственная структура разрядного факела

1.1.5. Использование различных материалов катода при исследовании отрицательного коронного разряда

1.2. Нерегулярные явления в отрицательной короне

1.2.1. Динамика разрядного факела на поверхности катода
1.2.2. Формирование эрозионных кратеров
1.2.3. Нерегулярность параметров импульсов Тричела
1.3. Эрозионные процессы на поверхности катода
1.3.1. Обзор механизмов катодной эрозии в отрицательной
короне
1.3.2. Механизмы эрозии электродов в других типах разрядов: стримерный, искровой разряд, тлеющий разряд, дуговой разряд, положительная корона
1.3.3. Электровзрывной механизм эрозии
1.4. Динамика эрозионных продуктов
1.4.1. Формирование наноаэрозоля в отрицательной короне
1.4.2. Осаждение продуктов эрозии на катодную поверхность
1.5. Заключение к литературному обзору. Постановка задачи
Глава 2. Техника и методика эксперимента
2.1. Схема экспериментальной установки
2.2. Электродная система
2.3. Система питания
2.4. Система напуска и откачки
2.5. Система регистрации электрических характеристик разряда. Методики анализа осциллограмм импульсов Тричела
2.6. Методика оптической регистрации разряда
2.7. Измерение удельной скорости эрозии катода
X”'3'
Глава 3. Исследование влияния динамики привязки разрядного
факела на импульсы Тричела и топографию эрозионной
поверхности
3.1. Устойчивый режим разряда. Регулярные импульсы Тричела
3.2. Неустойчивый режим разряда. Нерегулярные импульсы Тричела
3.3. Исследование зависимости амплитуды импульсов Тричела от межимпульсного интервала
3.4. Стохастический режим разряда. Стохастические импульсы Тричела
3.5. Особенности импульсов Тричела на вольфрамовом катоде и
механизм импульса Тричела
3.6. Динамика привязки разрядного факела и топография поверхности в безымпульсном режиме отрицательной короны. Сравнение с импульсным режимом
3.7. Основные результаты главы
Выводы к главе
Глава 4. Исследование механизма эрозии катода
4.1. Топография эрозионной поверхности катодов из меди, графита, вольфрама, алюминия и серебра
4.1.1. Эрозия медных катодов
4.1.2. Сравнение топографии медного катода в результате
эрозии в импульсном и безымпульсном режиме
4.1.3. Эрозия графитовых катодов
4.1.4. Удельная скорость эрозии графитовых катодов
4.1.5. Эрозия вольфрамовых катодов
4.1.6. Роль оксидной пленки на поверхности алюминиевого
катода в формировании эрозионной картины
4.1.7. Эрозия серебряных катодов
4.2. Сравнение топографии и удельной скорости эрозии катодов из различных материалов
4.3. Обоснование возможности реализации электровзрывного механизма эрозии в отрицательной короне в режиме импульсов
Тричела
4.4. Моделирование температурной динамики катодной поверхности
4.4.1. Оценки тепловой мощности, вкладываемой в поверхность катода
4.4.2. Расчет температуры медного катода диаметром 20 мкм

4.4.3. Расчет температуры графитового катода диаметром 100 мкм
4.4.4. Влияние температуры поверхности на величину интеграла удельного действия импульса Тричела
4.5. Эрозия катода в безымпульсном коронном разряде
4.6. Результаты исследования рециклинга на катодах из различных материалов
4.6.1. Описание модели рециклинга
4.6.2. Силы, действующие на кластер
4.6.3. Тепловые потоки на поверхности кластера
4.6.4. Результаты расчета динамики кластеров
4.7. Заключение
Выводы к главе
5. Заключение
Выводы
Благодарности
Литература

Табл. 1-4. Механизмы эрозии катода в отрицательном коронном разряде
Механизм эрозии авторы Пояснение механизма
Распыление ионами. Weissler [51] Энергия ионов менее 1 эВ и недостаточна для распыления.
Weissler [64] Распыление поверхности ионами с энергией 10 эВ.
Buchet [65] Распыление ионами с энергией 40 эВ.
Goldman [70] Распыление ионами с энергией 20-100 эВ.
Химическое травление. Sigmond [72] Поверхностная рекомбинация продуктов диссоциации газофазных реакций.
Greenwood [73] Goldman [74] Воздействие химически активных частиц.
Goldman [70] Взаимодействие поверхности с метастабильными нейтральными молекулами азота и кислорода с потенциальной энергией от 1 до 12 эВ.
Формирование диэлектрических пленок, их зарядка и распыление. Babinets [67] Korge [8] Месяц [71] Распыление ионами с низкой энергией вследствие присутствия диэлектрических пленок и включений.
Локальный нагрев и испарение. Goldman [70] Нагрев импульсным током высокой плотности.
Jean-Pascal-Borra [77] Нагрев и испарение в области катодного пятна.
Микровзрывной механизм. Laan [46] Микровзрывные процессы инициируют импульс Тричела.
Месяц [75] Эрозия вследствие микровзрывных процессов.
В работе [79] сообщалось, что продуктом эрозии катода в отрицательном коронном разряде являются аэрозольные частицы, диаметром 10 нм. Распределение этих частиц по размерам исследовалось в [80]. В [81] сообщается, что продуктами электровзрыва тонких проволок также являются