Экспериментальное исследование генерации и приложений неравновесной низкоэнтальпийной электронно-пучковой плазмы

• Автор: Васильев, Михаил Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 347 с. : ил.

Оглавление
Введение. Постановка задачи, актуальность темы исследования
1. Принцип генерации ЭП-плазмы и ее особенности, как объекта исследования. Научная новизна работы
2. Особенности электронно-пучковой плазмы с точки зрения приложений. Практическая значимость работы
3. Цели работы и положения, выносимые на защиту
4. Структура диссертации
Часть I. Обзор современного состояния проблемы генерации и приложений электронно-пучковой плазмы
1. Техника генерации электронно-пучковой плазмы
1.1. Вывод непрерывных электронных пучков из вакуумного объема
1.2. Инжекторы электронного пучка
1.3. Источники питания генераторов ЭП-плазмы
2. Взаимодействие электронных пучков с плотными средами
2.1. Упругое рассеяние
2.2. Неупругие столкновения
2.3. Нагрев газа электронным пучком
2.4. Взаимодействие ЭП-плазмы с поверхностью твердого тела
2.5. Диагностика ЭП-плазмы
3. Применения электронно-пучковой плазмы
3.1. Электронно-лучевая очистка газов
3.2. Осаждение покрытий в ЭП-плазме
3.3. Другие приложения ЭП-плазмы
4. Заключение
Часть II. Генерация электронно-пучковой плазмы
1. Введение
2. Выводные устройства
2.1. Конструкции выводных устройств. Тепломассоперенос в газодинамических окнах с прожигаемым каналом

2.2. Газодинамические характеристики и тепловые режимы
выводных устройств
2.3. Электронно-оптические характеристики выводных
устройств
3. Генерация неподвижных плазменных образований
3.1. Экспериментальная установка
3.2. Стендовая отработка генератора неподвижных пучковоплазменных образований
4. Генерация низкоэнтальпийных потоков электронно-пучковой
плазмы
4.1. Конструкции сопловых устройств
4.2. Стендовая отработка генераторов потоков электронно-пучковой плазмы. Исследование особенностей термогазодинамики внутренних течений ЭП-плазмы
5. Генерация гетерогенных пучково-плазменных образований
5.1. Генерация неподвижных гетерогенных пучково-плазменных образований
5.2. Генерация двухфазных потоков ЭП-плазмы
6. Генерация гибридной плазмы
6.1. Принцип генерации гибридной плазмы
6.2. Экспериментальная отработка генератора гибридной
плазмы
7. Система диагностики электронно-пучковой плазмы
7.1. Измерение распределения плотности тока инжектируемого электронного пучка
7.2. Измерение концентрации электронов в плазме
7.3. Телевизионная система наблюдения
7.4. Рентгеновская диагностика ЭП-плазмы
7.5. Определение пространственного распределения плотности
газа в облаке ЭП-плазмы
7.6. Спектральные измерения в ЭП-плазме
Часть III. Применение электронно-пучковой плазмы
1. Введение
2. Упрочнение материалов электронно-пучковой плазмой

2.1. Термические процессы при взаимодействии ЭП-плазмы с поверхностью твердого тела
2.2. Экспериментальные результаты пучково-плазменной термической обработки сталей
2.3. Приближенный расчет теплового потока, падающего на поверхность, обрабатываемую ЭП-плазмой
3. Химико-термическая обработка материалов ЭП-плазмой
3.1. Синтез нитрид-титановых покрытий в ЭП-плазме
3.2. Термические и плазмохимические процессы в приповерхностной ЭП-плазме и свойства синтезированных слоев
3.3. Теплообмен и аэродинамические характеристики тел простейшей геометрии в потоке ЭП-плазмы. Модифицирование материалов в потоках ЭП-плазмы
3.4. Перспективные процессы химико-термической обработки материалов
в многокомпонентных потоках ЭП-плазмы
4. Нанесение покрытий осаждением из газовой или паровой
фазы в ЭП-плазме
4.1. Испарение и электрическая зарядка мишени при нанесении покрытий
на подложки
4.2. Динамика аэрозоля в процессах нанесения покрытий в ЭП-плазме, содержащей конденсированную дисперсную фазу
4.3. Синтез слоистых углерод-композиционных материалов в ЭП-плазме
5. Низкотемпературная модификация материалов природного происхождения ЭП-плазмой
5.1. Радикально-термические процессы модифицирования целлюлозы
5.2. Химико-термическая обработка природного органического сырья
5.3. Механизмы изменения гидрофильно-гидрофобных свойств волокнообразующих полимеров при пучково-плазменной обработке
Выводы
Литература

ференциальное сечение упругого рассеяния на экранированном кулоновском потенциале гожно записать как

—- = (Ъ ге)2/ [Рр (1 + 2г| -собЭ)]2 (2.1.1)
с1С2
где р - релятивистский фактор, р - импульс электрона в единицах тос, ге = 7,94*10-30 м2.
Параметры экранировки для различных моделей потенциала вычислены в [2.1.11-2.1.13].
Для приближенной оценки изменения радиуса ЭП при многократном упругом рассеянии можно воспользоваться результатом Ферми [2.1.14] для вероятности Р(г, в) нахождения частицы при рассеянии на расстоянии {г, г + сЗг} от начальной траектории после прохождения пути я
Р(г, в) гс1г = (бгДг/э2 < 02>) / ехр (-Зг2 / в2 <92>)

г2е4
<02> = 2лпэ 1п (0шах/ 0ш1п) - средний квадрат угла отклонения на единице пу-

ти, 0тах и 0тт - максимальный и минимальный углы рассеяния, определяемые углом дифракции электрона на радиусах ядра и атома соответственно [2.1.15].
Для среднего квадрата отклонения электрона от первоначального направления движения - величины, определяющей изменение радиуса пучка в зависимости от расстояния от пройденного пути, - получим
<г2> = | г2 Р(г,з) Г Дг = 52<02>/3
т. е. из-за рассеяния средний квадрат радиуса пучка увеличивается пропорционально кубу расстояния от плоскости инжекции.
При рассеянии на ядрах 71М14 слаборелятивистского электрона резерфордовское сечение рассеяния сц определяется соотношением
СТ1 [см2] = 31,9»1(Г18 / Еь2[кэВ] (1 - Еь[кэВ] / 341)2