Влияние внешних переменных электрических полей на свойства тлеющего разряда пониженного давления

• Автор: Солунин, Михаил Альбертович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 147 с. : ил.

1.1. Физические процессы в тлеющем разряде.

1.1.1. Структура тлеющего разряда.

1.1.2. Катодное падение потенциала

1.1.3. Аномальный тлеющий разряд

1.1.4. Общие подходы к описанию тлеющего разряда

1.1.5. Переход от тлеющего разряда к дуговому. .

1.1.6. Воздействие импульсов высокого напряжения на газоразрядный промежуток.

1.2. Изменение свойств поверхности материалов под действием тлеющего разряда

1.2.1. Очистка поверхности материалов в плазме тлеющего разряда

1.2.2. Изменение структуры поверхностных слоев материалов под действием тлеющего разряда. Физикохимические процессы при

ионном азотировании.

1.3. Повышение эффективности процессов модификации поверхности материалов в плазме тлеющего разряда.
1.4. Постановка задачи исследований.
ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ. ТЛЕЮЩИЙ РАЗРЯД.
2.1. О силах, действующих на заряженную частицу в переменном неоднородном электрическом поле.
2.2. Влияние переменного электрического поля на тлеющий разряд
2.3. Катодный слой тлеющего разряда одномерный случай.
2.4. Действие импульсов напряжения на тлеющий разряд
2.5. Об особенностях ускорения положительных ионов в катодном слое.
2.6. Энергия ионов и электронов в катодном слое.
2.6.1. Энергия положительных ионов на катоде
2.6.2. Энергия электронов в катодном слое.
2.6.3. Обсуждение результатов .
2.7. Выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗЦЕЙСТВИЯ ИМПУЛЬСОВ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ПРОМЕЖУТОК И ВЛИЯНИЯ СИЛЬНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ПОЛЕЙ НА ОБРАБОТКУ МАТЕРИАЛОВ В ТЛЕЮЩЕМ РАЗРЯДЕ.
3.1. Конструкция и электрическая схема генератора мощных высоковольтных импульсов
3.2. Исследование воздействия импульсов высокого напряжения на газоразрядный промежуток
3.3. Влияние сильных импульсных полей на процессы,
протекающие на катоде в тлеющем разряде
3.3.1. Активация поверхности полиэтилена
3.3.2. Ионное азотирование стали
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ИОНИЗАЦИИ В ПЛАЗМЕ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА. ц
4.1. Математическая модель ионизационных процессов в газоразрядной
плазме.
4.2. Расчет характеристик тлеющего разряда
4.2.1. Стационарный тлеющий разряд.
4.2.2. Импульсный разряд
4.3. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Первичные электроны получают затем в поле дальнейшее ускорение. Концентрации положительных 7 и отрицательных П. Гь ррр. Рис. Таким образом число столкновений с газовыми молекулами уменьшается, катодное свечение переходит в катодное темное пространство. В этой области электроны имеют энергии, необходимые для ионизации. Возникающие при этом электроны называют вторичными электронами. Первичные электроны не могут покрыть за счет электрического поля те потери энергии, которые произошли при столкновениях с нейтральными газовыми молекулами. Поэтому их скорость опять приближается к максимуму функции возбуждения и появляется новое свечение, сменяющее катодное темное пространство, отрицательное свечение. В этой области причиной свечения также являются процессы рекомбинации. Благодаря размножению в области между катодом и границей отрицательного свечения число электронов, способных ионизовать, увеличивается и возникает большое число положительных ионов, образующих сильный положительный объемный заряд 6. Эти положительные ионы двигаются через темное катодное пространство и бомбардируют катод. Метастабильные атомы, быстрые невозбужденные атомы возникшие благодаря перезарядке и кванты излучения также попадают на катод и вызывают вторичную электронную эмиссию. Чтобы имело место стационарное состояние, каждый электрон, выбитый с катода, должен произвести такое число ионизаций и возбуждений, которое необходимо для освобождения еще одного электрона с катода. От границы отрицательного свечения далее в направлении к аноду свечение постепенно затухает. Первичные электроны теряют свою энергию, и поэтому при большем удалении от катода они могут производить лишь незначительное число возбуждений. Отрицательное свечение таким образом постепенно переходит в новую темную область фарадеево темное пространство. В то время как рассмотренные явления происходят во всех тлеющих разрядах, дальнейшее распределение как напряженности поля, так и явлений свечения зависит от разных условий. Если вблизи области, лежащей между катодом и анодом, нет стенок, ограничивающих разряд, то фарадеево темное пространство вообще простирается до анода 4. То же происходит и во многих технологических установках для очистки и изменения свойств поверхности ма
териалов, где рабочая обрабатываемая поверхность является катодом, а анодом служат заземленные стенки камеры 9, . В этом случае электроны из разрядного пространства должны пройти область относительно высокой напряженности поля для того, чтобы достигнуть анода, а не диффундировать к стенкам, как это происходит в газоразрядных трубках небольшого диаметра. Если стенки газоразрядной трубки расположены близко к разрядному промежутку, то между фарадеевым темным пространством и имеющим иногда место анодным свечением возникает новая светящаяся область положительный столб. Электроны и ионы диффундируют к поверхности стенок, ограничивающих разряд, где происходит их рекомбинация. Процесс обработки материалов в плазме тлеющего разряда может происходить за счет взаимодействия с поверхностью обрабатываемой детали электронов, ионов, квантов излучения, долгоживущих частиц, таких как свободные атомы, радикалы, метастабильные молекулы. Однако наибольший вклад в процесс обработки очистки от загрязнений, травления, модификации поверхности вносит бомбардировка положительными ионами. Максимально использовать эффект взаимодействия обрабатываемого материала с положительными ионами можно, поместив обрабатываемую деталь на поверхность катода проводящий материал в этом случае будет находиться под потенциалом катода. Большой положительный заряд сильно искажает электрическое поле вблизи катода рисунок 1, и в этой области, называемой катодной, может падать практически вся разность потенциалов, приложенных к электродам, а напряженность электрического поля может достигать очень больших величин десятки кВсм 1,4. Разгоняясь в сильном электрическом поле положительные ионы газа приобретают большую энергию и, взаимодействуя с обрабатываемой поверхностью, могут приводить к физическим и химическим изменениям поверхностные слои.