Источники низкотемпературной плазмы и электронных пучков на основе дуговых разрядов низкого давления с полым анодом

• Автор: Коваль, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 05.27.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 74 с. : ил.; 20х15 см

Б.М. Институт сильноточной электроники СО РАН, г. Р.А. В.П. НИИ ядерной физики при Томском политехническом университете, г. Ведущая организация Институт электрофизики УрО РАН, г. Защита состоится нсуМ г. Д.3. Инсти . РАН по адресу г. Томск, пр. Ак1. Института сильноточной электроники СО РА. Диссертация в виде научного доклада разослан. Отзывы на диссертацию в виде научного дочд . Тоодлг. ИСЭСО РАН. Д.И. Основное содержание работы . Управление параметрами источников газоразрядной плазмы и электронных пучков на основе дуговых разрядов низкого давления с полым анодам. Управление током разряда источников плазмы . Плазменный источник ПИНК и его применение. Источники нюкознергетичнмх электронных пучков па основе дуговых разрядов низкого давления с полым анодом. Источник электронов на основе контрагированного дугового разряда. Сильноточный источник электронов на основе дуги, инициируемой разрядом по поверхности диэлектрика . Основные результаты и выводы . Основные работы, опубликованные по теме диссертации.


С этой точки зрения целенаправленные исследования к области физики вакуумных и газовых разрядов дают основу для разработки современного оборудования для пучковой и плазменной обработки и реализации с его помошью новых высокоэффективных технологических процессов. Эти требования в основном определяют выбор типа разряда, который целесообразно использовать в источниках плазмы для оптимизации технологического режима или для достижения заданных параметров электронных и ионных источников. Задачу заполнения больших до нескольких кубических метров вакуумных объемов однородной плазмой с плотностью 9 . Такие разряды обеспечивают токи от нескольких ампер до нескольких килоампер при низком до нескольких десятков вольт напряжении горения как в импульсном, частотноимпульсном, так и в непрерывном режимах, относительно легко зажигаются и горят в самостоятельном или несамостоятельном режимах в широком диапазоне давлений от КГ3 до Па, имея хорошую воспроизводимость основных параметров и большой срок службы катода. Для того чтобы реализовать основные преимущества сильноточных дуговых разрядов низкого давления в конкретных конструкциях плазменных и электронных источников, необходимо глубокое изучение структуры таких разрядов, параметров и свойств генерируемой ими плазмы, а также особенностей построения электродных систем для конкретных применений разряда в этих конструкциях. Важны также и исследования по применению разработанных электрофизических устройств в научных и технологических целях с точки зрения получения информации об эффективности воздействия плазмой и пучками заряженных частиц на газы и конденсированные среды. Анализ полученной информации дает основу для дальнейшего совершенствования разрабатываемого оборудования и технологических режимов обработки плазмой и пучками ускоренных заряженных частиц. С другой стороны, создание оборудования с параметрами, превышающими известные, позволит разрабатывать новые технологические процессы, которые невозможно осуществить при использовании имеющихся источников заряженных частиц и плазмы. Таким образом, актуальность темы диссертационной работы обусловлена необходимостью получения новых знаний о физике процессов в разрядах низкого давления и потребностями науки, техники и производства в создании нового поколения плазменного и электроннопучкового оборудования для реализации с его помощью новых высокоэффективных технологических процессов. Цель работы состояла в изучении процессов формирования и устойчивого горения сильноточных импульсных и непрерывных луговых разрядов низкого давления с полым анодом, исследовании параметров и свойств генерируемой ими плазмы, создании на этой основе эффективных источников плазмы и ускоренных электронов, а также использовании их для научных и технологических целей. Использовался комплексный подход к решению поставленных задач, включающий теоретические оценки основных процессов и построение простых физических моделей исследуемых явлений, экспериментальные исследования и анализ их результатов с целью уточнения, дополнения и проверки адекватности теории и эксперимегта, а также исследование основных эксплуатационных характеристик разработанных источников в условиях реальных технологических циклов. В работе использовались методы математического моделирования электрических и магнитных полей в электродных системах источников заряженных частиц, процессов извлечения электронов из плазмы и формирования электронных пучков в межэлскгродных промежутках и пространстве дрейфа. В экспериментах применялись известные и специально разработанные методики зондовых, электрических, осциллографических, спектроскопических и спектрометрических измерений параметров плазмы и пучков заряженных частиц. Эти методики дополнялись калориметрическими измерениями, визуальными наблюдениями, фотографированием свечения плазменных образований и изучением автографов пучков на фольгах и полимерных материалах. При исследовании поверхностей, обработанных пучками и плазмой, использовались различные металлографические методики и устройства для изучения прочностных и трибологических свойств образцов.