Генерация ультрадисперсных частиц при облучении металлической мишени мощным электронным пучком

• Автор: Фенько, Евгений Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Обозначения
1. Обзор литературы
1.1. Импульсные методы генерации ультрадисперсных частиц
1.1.1. Метод электрического взрыва проводников
1.1.2. Метод лазерного нагрева
1.1.3. Метод электронно-лучевого нагрева
1.2. Эволюция вещества мишени, облучаемой электронным пучком
1.2.1. Нагрев мишени мощным электронным пучком
1.2.2. Разрушение мишени на кристаллиты
1.3. Конденсация и испарение в плазменном факеле
1.3.1. Диаграммы и уравнения состояния вещества
1.3.2. Нуклеация ядер конденсации
1.3.3. Конденсационный рост капель
1.3.4. Коагуляция капель
1.4. Методы описания многокомпонентных гетерогенных сред
1.4.1. Модели многокомпонентных гетерогенных сред
1.4.2. Применение моделей многокомпонентных гетерогенных сред
1.5. Выводы к главе
2. Моделирование течений гетерогенных сред с конденсацией и испарением
2.1. Модель гетерогенной среды с конденсацией и испарением
2.1.1. Основные положения модели
2.1.2. Система уравнений механики гетерогенной среды
2.1.3. Релаксация компонент к равновесному состоянию
2.1.4. Элементарные процессы взаимодействия в плазменном факеле
2.1.5. Полная система уравнений модели гетерогенной среды
2.1.6. Метод численного решения в Ш геометрии
2.2. Тестирование модели гетерогенной среды
2.2.1. Определение скорости звука в суспензии
2.2.2. Разлет гетерогенной смеси в пустоту
2.2.3. Генерация ультрадисперсных частиц при ЭВП
2.3. Выводы к главе 2
3. Генерация ультрадисперсных частиц электронно-лучевым методом
3.1. Постановка численного эксперимента
3.1.1. Наклонное падение электронного лучка на мишень
3.1.2. Охладитель плазменного факела
3.2. Закономерности формирования частиц при электронном облучении
3.2.1. Режим частичного испарения из твердой фазы
3.2.2. Режим полного испарения
3.2.3. Влияние охладителя на эффективность генерации частиц
3.2.4. Режим испарения из жидкой фазы

3.3. Выводы к главе
Заключение
Приложение А. Расчет температур компонент среды при теплообмене
Список публикаций автора
Литература
В настоящее время быстрыми темпами идет разработка методов создания наноразмерных материалов [1], изучение их свойств и применение, как в научных исследованиях [2], так и в промышленности [3]. Наибольший интерес представляют материалы, имеющие структурные элементы с характерными размерами в диапазоне 1-И 00 нм. Интерес обусловлен тем, что переход к наноразмерному состоянию сопровождается появлением принципиально новых свойств материала [1,4], обусловленных наличием размерных эффектов [5,6].
Физико-химические свойства, строение и применение наноразмерных частиц во многом зависят от метода их получения [7]. В настоящее время наноразмерные материалы могут быть получены различными методами [7,8,9]: плазмохимический синтез, осаждение из коллоидных растворов, термическое разложение и восстановление, механосинтез, детонационный синтез, электрический взрыв проводников (ЭВП) [9-21], лазерный нагрев [22-28], электронно-лучевой нагрев [29-41]. Каждый из перечисленных методов имеет свои преимущества, недостатки и область применения. Появление и развитие различных методов обусловлено необходимостью создания такого метода, который должен решать поставленную задачу, а так же быть высокопроизводительным, экономичным и безопасным.
Методы импульсного нагрева материала — электрический взрыв проводников, лазерный нагрев, электронно-лучевой нагрев - позволяют получать частицы малых размеров, которые являются химически чистыми и могут быть слабо агломерированными.
Основные достоинства метода получения ультрадисперсных частиц путем электрического взрыва проводников [21]: высокий коэффициент полезного действия при преобразовании энергии электрического тока в нагрев проводника; высокая производительность метода; возможность гибкого регулирования параметров процесса и, соответственно, характеристик получаемых нанопорошков. К недостаткам метода относятся: возможность

В случае идеальной среды без теплопроводности и химических реакций законы сохранения ]-компоненты имеют вид:
^(а0)/70)) + V ри)уа)) = 0,
-(а(1)ра}у(1>) + У—(а(ЛрЩит) +
а4 ' >
3 я ’
+У«а)Ра) + £—= 0 (1.25)
k=i

+^—(ar(j)FC4)vCj) ) + V«(j)Q(j) - «й)Фш - a(j)R(j)v(j)
k=i Sxk
Они дополняются уравнением состояния и уравнением для объемной концентрации:
+ v(j)V«(j) + •^^(Р - P(j) ) = 0. а рС~ 1 '
В системе (1-25) учтены парные взаимодействия компонент и кластерные
взаимодействия компонент.
Парные взаимодействия - взаимодействие между j-компонентой и ккомпонентой смеси. Кластерное взаимодействие - взаимодействие смеси с jкомпонентой. Сила, действующая на j-компонент со стороны смеси, имеет вид:
Fk(J) = ~0.5p(l> (v - vü))(vk - vk}). Поток энергии к j-компоненте от смеси имеет
вид: Q(j) =0.5(v-v(j))(Pü)-/? С учетом выражений y^ j j j

Fk=-][>(j)Fk(j) , система уравнений для смеси в целом будет иметь вид:
j=i
^ + Vpv = 0,