ISSN 2307-4469 · EISSN 2949-5636

· Языки: ru / en

Статья: Подпороговый разряд высокого давления, возбуждаемый пучком микроволн: физические основы и приложения (2017)

Читать

Читать онлайн

Представлено обсуждение новой формы разряда, возбуждаемого пучком микроволн в газах высокого (вплоть до атмосферного и выше) давления как в свободном пространстве, так и в замкнутой камере. Впервые для осуществления такого разряда использовался мощный гиротрон с параметрами импульсного излучения: мощность импульса 200  P  600 кВт, длительность импульса 0,5 мс    20 мс и длина волны  = 0,4 см. В глубоко подпороговых условиях в свободном пространстве в воздухе атмосферного давления плазменный столб длиной L = 50 см возбуждался микроволновым пучком, формируемым квазиоптической системой зеркал. При применении гиротрона с указанными параметрами принципиально возможна генерация плазменного столба, достигающего нескольких метров в длину. Исследованы параметры и структура плазменного образования, позволяющие отнести его к категории открытого и ранее описанного в ИОФ РАН СНС самоподдерживающегося– несамостоятельного разряда. В качестве одного из возможных актуальных приложений разряда рассматривается плазмохимическая очистка городской воздушной среды от экологически опасных примесей.

A new form of discharge excited by microwave beam in the high-pressure (up to atmospheric one and higher) gas in the free space and in a closed chamber is under discussion. For the first time, a discharge realization has been ensured by the gyrotron with a pulse radiation having such parameters as the pulse power 200  Pi  600 kW, pulse duration 0.5    20 ms and wavelength  = 0.4 sm. At the deeply subthreshold conditions in an atmospheric pressure, the air plasma column having as high length as L  50 sm has been generated by the use of microwave beam formatted with help of quasi-optical transmission line. In the application of the MIG-3 GYROTRON complex with indicated parameters, the generation of the plasma column reaching several meters in length could be realized in principle. Parameters and structure of investigated plasma formations are allowing to relate it to the category of open-described in the GPI SNSS (self-nonself-sustained) discharge. One of the important applications of this discharge is plasma-chemical cleaning the urban air environment from environmentally hazardous contaminants.

Ключевые фразы: микроволновый разряд, ионизационная волна, городская воздушная среда, экологически вредные примеси, газоразрядная очистка

Автор (ы): Артемьев Константин Владимирович, Батанов Герман Михайлович, Бережецкая Наталья Константиновна, Давыдов Алексей Михайлович, Коссый Игорь Антонович, Нефедов Виктор Иванович, Сарксьян Карен Агасевич, Харчев Николай Константинович

Журнал: УСПЕХИ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ

Предпросмотр статьи

Идентификаторы и классификаторы

SCI: Физика
УДК: 537.527.9. Прочие виды разрядов в газах при повышенном давлении
537.563.5. Ионизация светом. Фотоионизация
eLIBRARY ID: 30487433

Для цитирования:

АРТЕМЬЕВ К. В., БАТАНОВ Г. М., БЕРЕЖЕЦКАЯ Н. К., ДАВЫДОВ А. М., КОССЫЙ И. А., НЕФЕДОВ В. И., САРКСЬЯН К. А., ХАРЧЕВ Н. К. ПОДПОРОГОВЫЙ РАЗРЯД ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, ВОЗБУЖДАЕМЫЙ ПУЧКОМ МИКРОВОЛН: ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ПРИЛОЖЕНИЯ // УСПЕХИ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ. 2017. ТОМ 5, №5

Текстовый фрагмент статьи

Как следует из последних выполненных в ИОФ РАН экспериментов, область реализации новой формы глубокого подпорогового самоподдерживающегося-несамостоятельного (СНС) разряда значительно расширена. Впервые возбуждение такого разряда при давлении газа порядка (и выше) атмосферного было продемонстрировано в свободном пространстве атмосферного воздуха, а также в замкнутой цилиндрической камере, заполненной разными газами.

Впервые СНС-разряд был создан миллиметровыми микроволновыми пучками с высокой импульсной мощностью 600 кВт. Разряд впервые инициирован в любом поперечном сечении пучка с помощью специально изготовленной конструкции, состоящей из металлических тонких нитей. В этом случае инициирование разряда, а также его поддержание в виде аксиально распространяющейся волны ионизации осуществлялось с помощью только одной микроволновой энергии.

Параметры разряда не противоречат предсказаниями физической модели, рассматривающей СНС-разряд как чередование последовательных переходов несамостоятельных и самоподдерживающихся разрядов через возбуждение и развитие ионизационно-перегревающей неустойчивости.

Был применен гиротрон, способный генерировать в импульсно-периодическом режиме микроволновое излучение со средней мощностью, достигающей нескольких сотен кВт (при пиковой мощности импульса 600 кВт). Относительно простое введение этого микроволнового излучения в цилиндрический реактор, также как и высокий эффективный вклад микроволновой энергии в глубоко подпороговый разряд и через него в газовую среду позволяют сделать вывод о целесообразности создания плазмохимического реактора на основе гиротрона и СНС-разряда, который мог бы удовлетворить современные требования промышленности в отношении производительности различных химических технологий. Например, для конверсии метана в синтез-газ, утилизации CO2, очистки промышленных газовых отходов и т. д.

Моя история просмотров (2)

01. Статья: EVOLUTION OF THE CONCEPT OF “SMALL JAPAN” IN THE LATE 19TH AND EARLY 20TH CENTURIES

02. Статья: ЭКОЛОГИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА КАК АСПЕКТ НАЦИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Список литературы

1. Kossyi I. A., Gritsinin S. I., Davydov A. M. / 8th Int. Workshop Microwave Discharges: Fundamentals and Applications Book of Abstracts Zvenigorod, Russia, (STC “PLAZMAIOFAN”). 2012. P. 39.
2. Kossyi I. A. / Proc. 8th Int. Workshop “Strong Microwaves and Terahertz Waves Sources and Applications N. Novgorod – St. Petersburg, Russia (Institute of Applied Physics RAS). 2011. P. 25.
3. Batanov G. V., Gritsinin S. I., Kossyi I. A., Magunov A. N., Silakov V. P., Tarasova N. M. In Book: Plasma Physics and Plasma Electronics, Ed. L M Kovrizhnykh (Nova Science Publishers, Commack., 1985). P. 241-82.
4. Batanov G. M., Gritsinin S. I., Kossyi I. A. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2002. 35. P. 2687.
5. Kossyi I. A. / 44th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit Reno Nevada Report AIAA-1457. 2006.
6. Kossyi I. A., Batanov G. M., Berezhetskaya N. K., Davydov A. M., Sarksjan K. A., Harchev N. K. / Physical Basis and Plasma–Chemical Application HAKONE 15th High pressure low temperature plasma Chemistry Simposium Brno Czech Republic Book 0f Abstract (Masaryk University). 2016.
7. Бровкин В. Г., Быков Д. Ф., Голбев С. К. и др. // ЖТФ. 1991. Т. 61. С. 153.
8. Бархударов Э. М., Бережецкая Н. К., Большаков Е. Ф., Елецкий А. В., Коссый И. А., Тактакишвили М. И. // ЖТФ. 1984. Т. 54. С. 1219.
9. Gritsinin S. I., Kossyi I. A., Silakov V. P., Tarasova N. M., Terekhin V. E. Preprint of IOFAN. No. 14. 1986.
10. Raizer Yu. P. Gas Discharge Physics (Nauka: Moscow, 1987, Springer-Verlag: Berlin, 1991).
11. Kossyi I. A., Batanov G. M., Berezhetskaya N. K., Davydov A. M., Sarksjan K. A., Harchev N. K. / 43rd Conference on Plasma Physics EPS-2016 Proc Leuven, Belgium. (EPS). 2016. P. 1–4.
12. Артемов В. И., Левитин Ю. С., Синкевич О. А. Неустойчивость и турбулентность в низкотемпературной плазме. – М.: Московский энергетический институт. 1994.
13. Ким А. В., Фрайман Г. М. // Физика плазмы. 1983. №. 9. С. 613.
14. Аветисов В. Г., Грицинин С. И., Ким А. В.и др. // Письма в ЖЭТФ. 1990. Т. 51. С. 306.
15. Батанов Г. М., Белоусов В. И., Бондарь Ю. Ф., Борзюсеков В. Д. и др. // Прикладная физика. 2012. № 6. С. 79.
16. Батанов Г.М., Колик Л. В., Курбатов В. И., Петров А. Е., Сапожников А. В., Сарксян К. А, Шатц М. Г. // Физика плазмы. 1986. № 12. C. 762.
17. Аскарьян Г. А., Батанов Г. М., Бархударов А.Е., Грицинин С. И., Корчагина Е. Г., Коссый И. А., Силаков В. П., Тарасова Н. М. // Физика плазмы. 1992. Т. 18. С. 1198.
18. Gritsinin S. I., Knyazev V. Yu., Kossyi I. A., Popov N. A. // Plasma Physics Reports. 2006. Vol. 32. P. 520.
19. Gritsinin S. I., Gushchin P. A., Davydov A. M., Ivanov E. V., Kossyi I. A., Misakyan M. A. // Plasma Physics Reports. 2009. Vol. 35. P. 933.
20. Parkhomenko Yu. N., Polisan A. A., Skryleva E. A., Tabachkova N. Yu., Shul’ga N. Yu., Davydov A. M., Kossyi I. A., Duyzhikov I. N., Pokalyakin V. T. // Russian Microelectronics. 2012. Vol. 41. P. 491.
21. Potapkin B. V. et al., Program “Chemical Work Bench (Kinetic Technologies (KINTECH))”. 1998–2000.
22. Batanov G. M., Kossyi I. A., Silakov V. P. // Plasma Physics Reports. 2002. Vol. 28. P. 204.
23. Askaryan G. A., Batanov G. M., Kossyi I. A., Kostinskii A. Yu. / 1992 ISPP-10 (Piero Caldirola), High Power Microwave Generation and Applications Eds E. Sindoni and C. Wharton, SIF, Bologna (Editrice Compositori, 1992). P. 207.
24. Askaryan G. A., Batanov G. M., Bykov D. F., Gritsinin S. I., Kossyi I. A., Kostinskii A. Yu., Matveyev A. A., Silakov V. P. / ISPP-7 “Piero Caldirola”, Controlled Active Global Experiments (CAGE). Eds E. Sindoni and A. Y. Wong SIF, Bologna, (Editrice Compositori, 1991). P. 239.

1. I. A. Kossyi, S. I. Gritsinin, and A. M. Davydov, in Book of Abstracts: 2012 8th Int. Workshop Microwave Discharges: Fundamentals and Applications (Zvenigorod, Russia, STC “PLAZMAIOFAN”). P. 39.
2. I. A. Kossy, in Proc. 8th Int. Workshop “Strong Microwaves and Terahertz Waves Sources and Applications (N. Novgorod – St. Petersburg, Russia, Institute of Applied Physics RAS, 2011). P. 25.
3. G. V. Batanov, S. I. Gritsinin, I. A. Kossyi, A. N. Magunov, V. P. Silakov, and N. M. Tarasova, in Book: Plasma Physics and Plasma Electronics, Ed. L M. Kovrizhnykh (Nova Science Publishers, Commack, 1985). P. 241.
4. G. M. Batanov, S. I. Gritsinin, and I. A. Kossyi, J. Phys. D: Appl. Phys. 35, 2687 (2002).
5. I. A. Kossyi, in 44th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit Reno (Nevada, 2006) Report AIAA-1457.
6. I. A. Kossyi, G. M. Batanov, N. K. Berezhetskaya, A. M. Davydov, K. A. Sarksjan, and N. K. Harchev, in Book of Abstracts: Physical Basis and Plasma–Chemical Application HAKONE; 15th High pressure low temperature plasma Chemistry Simposium (Masaryk University, Brno, Czech Republic, 2016).
7. V. G. Brovkin, D. F. Bykov, S. K. Golubev, et al., Zhurnal Tekhnicheskoi Fiziki, 61, 153 (1991).
8. E. M. Barkhudarov, N. K. Berezhetskaya, E. F. Bol’shakov, A. V. Eletskii, I. A. Kossyi, and M. I. Taktakishvili, Zhurnal Tekkhnicheskoi Fiziki, 54, 1219 (1984).
9. S. I. Gritsinin, I. A. Kossyi, V. P. Silakov, N. M. Tarasova, and V. E. Terekhin, Preprint of IOFAN, No. 14 (1986) [in Russian].
10. Yu. P. Raizer, Gas Discharge Physics (Springer-Verlag: Berlin, 1991; Nauka: Moscow, 1987).
11. I. A. Kossyi, G. M. Batanov, N. K. Berezhetskaya, A. M. Davydov, K. A. Sarksjan, and N. K. Harchev, in Proc. 43rd Conference on Plasma Physics EPS-2016 (Leuven, Belgium, 2016). P. 1.
12. V. I. Artemov, Yu. S. Levitin, and O. A. Sinkevich, Instability and Turbulence of Low-Temperature Plasma (Moscow, Moscow Energetic Institute, 1994) [in Russian].
13. A. V. Kim and G. M. Frayman, Fizika Plazmy, 9, 613 (1983).
14. V. G. Avetisov, S. I. Gritsinin, A. V. Kim, et al., Pis’ma v Zhurnal Eksperimental’noi i Tekhnicheskoi Fiziki 51, 306 (1990).
15. G. M. Batanov, V. I. Belousov, Yu. F., Bondar’, V. D. Borzosekov et al. Prikl. Fiz., No. 6, 79 (2012).
16. G. M. Batanov, L. V. Kolik, V. I. Kurbatov, A. E. Petrov, A. V. Sapozhnikov, K. A. Sarksyan, and M. G. Shatz, Fizika Plazmy, 12, 762 (1986).
17. G. A. Askar’yan, G. M. Batanov, A. E. Barkhudarov, S. I. Gritsinin, E. G. Korchagina, I. A. Kossyi, V. P. Silakov, and N. M. Tarasova, Fizika Plazmy 18, 1198 (1992).
18. S. I. Gritsinin, V. Yu. Knyazev, I. A. Kossyi, and N. A. Popov, Plasma Physics Reports 32, 520 (2006).
19. S. I. Gritsinin, P. A. Gushchin, A. M. Davydov, E. V. Ivanov, I. A. Kossyi, and M. A. Misakyan, Plasma Physics Reports 35, 933 (2009).
20. Yu. N. Parkhomenko, A. A. Polisan, E. A. Skryleva, N. Yu. Tabachkova, N. Yu. Shul’ga, A. M. Davydov, I. A. Kossyi, I. N. Duyzhikov, and V. T. Pokalyakin, Russian Microelectronics 41, 491 (2012).
21. B. V. Potapkin et al. Program “Chemical Work Bench (Kinetic Technologies (KINTECH))” (1998–2000).
22. G. M. Batanov, I. A. Kossyi, and V. P. Silakov, Plasma Physics Reports 28, 204 (2002).
23. G. A. Askaryan, G. M. Batanov, I. A. Kossyi, and A. Yu. Kostinskii, in Proc. High Power Microwave Generation and Applications, ISPP-10, Piero Caldirola, (Bologna, Editrice Compositori, 1992). P. 207.
24. G. A. Askaryan, G. M. Batanov, D. F. Bykov, S. I. Gritsinin, I. A. Kossyi, A. Yu. Kostinskii, A. A. Matveyev, and V. P. Silakov, Controlled Active Global Experiments (CAGE). ISPP-7 “Piero Caldirola”, (Bologna, Editrice Compositori, 1991). P. 239.

Выпуск

Том 5, №5 (2017)

Кол-во страниц: 96 страниц

С О Д Е Р Ж А Н И Е

ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ

Артемьев К. В., Батанов Г. М., Бережецкая Н. К., Давыдов А. М., Коссый И. А., Нефедов В. И., Сарксьян К. А., Харчев Н. К. Подпороговый разряд высокого давления, возбуждаемый пучком микроволн: физические основы и приложения 429
Золотухин Д. Б., Бурдовицин В. А., Тюньков А. В., Юшков Ю. Г., Окс Е. М., Голосов Д. А., Завадский С. М. Реактивные методы осаждения пленок оксидов титана (обзор) 442

ФОТОЭЛЕКТРОНИКА

Холоднов В. А., Бурлаков И. Д. К вопросу оптимизации параметров двойной гетероструктуры на основе прямозонных полупроводников для лавинных фотодиодов 453
Артамонов А. В., Астахов В. П., Гиндин П. Д., Евстафьева Н. И., Карпов В. В., Соловьёва Г. С., Степанюк В. Е. Фотонный отжиг при изготовлении планарных фотодиодов из антимонида индия 459
Козлов К. В., Стрельцов В. А., Патрашин А. И., Косых В. П., Громилин Г. И. Аналитический метод оценки параметров инфракрасного многорядного фотоприемного устройства 466

ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Денисов Д. Г. Метод частичного подавления спекл-структуры при интерферометрическом контроле микронеровностей шлифованных оптических поверхностей 481
Гибин И. С., Котляр П. Е. Гибридные автоэмиссионные фотокатоды (обзор) 497
Наумов Н. Д. Оптимизированный метод расчета рупорной антенны 508

ИНФОРМАЦИЯ

XLV Международная Звенигородская конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу 514
Правила для авторов 517
Подписка на электронную версию журнала 520

C O N T E N T S

PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS

K. V. Artem’ev, G. M. Batanov, N. K. Berezhetskaya, A. M. Davydov, I. A. Kossyi, V. I. Nefedov, K. A. Sarksyan, and N. K. Kharchev Subthreshold high-pressure discharge excited by a microwave beam: the physical basics and applications 429
D. B. Zolotukhin, V. A. Burdovitsin, A. V. Tyunkov, Yu. G. Yushkov, E. M. Oks, D. A. Golosov, and S. M. Zavadskiy Reactive methods for titanium oxides thin films deposition (a review) 442

PHOTOELECTRONICS

V. A. Kholodnov and I. D. Burlakov To the question of optimization of parameters of double het-ero-structure on the basis of direct gap semiconductors for avalanche photodiodes 453
A. V. Artamonov, V. P. Astakhov, P. D. Gindin, N. I. Evstaf’eva, V. V. Karpov, G. S. Solovyova, and V. E. Stepanyuk Photon annealing at planar photodiodes from indium antimony manufacture 459
K. V. Kozlov, V. A. Streltsov, A. I. Patrashin, V. P. Kosykh, and G. I. Gromilin Analytical meth-od for evaluation of the IR multirow photodetector parameters 466

PHYSICAL EQUIPMENT AND ITS ELEMENTS

D. G. Denisov Method of partial suppression of a speckle-pattern at the interferometric control of polished optical surfaces microroughness 481
I. S. Gibin and P. E. Kotlyar Hybrid autoemission photocathodes (a review) 497
N. D. Naumov Optimized method of calculation of the horn antenna 508

INFORMATION

XLV International Zvenigorod Conference on Plasma Physics and Controlled Thernomuclear Fusion 514
Rules for authors 517
Subscription to an electronic version of the journal 520

Другие статьи выпуска

Фотонный отжиг при изготовлении планарных фотодиодов из антимонида индия (2017)

Авторы: Артамонов Антон Вячеславович, Астахов Владимир Петрович, Гиндин Павел Дмитриевич, Евстафьева Наталья Игоревна, Карпов Владимир Владимирович, Соловьёва Галина Сергеевна, Степанюк Владимир Евгеньевич

Проведено сравнение электрофизических и фотоэлектрических параметров малоразмерных многоплощадочных планарных фотодиодов из антимонида индия с кристаллами, изготовленными в рамках единой партии по четырём вариантам технологии: базовой с применением имплантации ионов бериллия и трём другим на основе базовой технологии, отличающимся уменьшенными значениями энергии, дозы имплантации и методом постимплантационного отжига. Показана перспективность применения фотонного отжига в сочетании с измененными режимами имплантации в базовой технологии. Это позволяет уменьшить число технологических операций и исключить применение токсичного моносилана и взрывоопасного водорода при выигрыше характеристик фотодиодов по интегральной токовой чувствительности на ~ 8 % и удельной обнаружительной способности на ~ 4 %.

Сохранить в закладках

К вопросу оптимизации параметров двойной гетероструктуры на основе прямозонных полупроводников для лавинных фотодиодов (2017)

Авторы: Холоднов Вячеслав Александрович, Бурлаков Игорь Дмитриевич

Рассмотрена двойная гетероструктура на основе прямозонных полупроводников со средним слоем фотопоглощения при напряжении лавинного пробоя. Такие структуры используются при создании лавинных фотодиодов с разделенными областями поглощения и умножения (ЛФД с РОПУ). Показано, что при расчете предельно возможных характеристик ЛФД с РОПУ даже в слое поглощения необходимо учитывать ударную генерацию электронно-дырочных в пар, причем это можно выполнить аналитически.

Сохранить в закладках

Реактивные методы осаждения пленок оксидов титана (обзор) (2017)

Авторы: Золотухин Денис Борисович, Бурдовицин Виктор Алексеевич, Тюньков Андрей Владимирович, Юшков Юрий Георгиевич, Окс Ефим Михайлович, Голосов Дмитрий Анатольевич, Завадский Сергей Михайлович

Обзор посвящен анализу преимуществ и недостатков существующих реактивных методов осаждения пленок оксида титана. Особое внимание уделено традиционным методам – магнетронному распылению в атмосфере активных газов и вакуумно-дуговому осаждению, а также обсуждаются возможности реактивного электронно-лучевого испарения, в том числе альтернативного электронно-лучевого испарения титана в форвакууме (1–15 Па) в атмосфере кислорода с последующим осаждением паров на подложку. Показано, что к преимуществам электронно-лучевого испарения в форвакууме следует отнести простоту реализации и возможность получения стехиометрических пленок TiO2, причем при более высокой скорости осаждения и меньшем энергопотреблении.

Сохранить в закладках

Издательство

Издательство: АО "НПО "ОРИОН"
Регион: Россия, Москва
Почтовый адрес: 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
Юр. адрес: 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
ФИО: Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
E-mail адрес: orion@orion-ir.ru
Контактный телефон: +7 (499) 3749400
Сайт: http://www.orion-ir.ru

Все права на тексты и товарные знаки принадлежат их законным владельцам. Подробнее...

Сайт https://scinetwork.ru (далее – сайт) работает по принципу агрегатора – собирает и структурирует информацию из публичных источников в сети Интернет, то есть передает полнотекстовую информацию о товарных знаках в том виде, в котором она содержится в открытом доступе.

Сайт и администрация сайта не используют отображаемые на сайте товарные знаки в коммерческих и рекламных целях, не декларируют своего участия в процессе их государственной регистрации, не заявляют о своих исключительных правах на товарные знаки, а также не гарантируют точность, полноту и достоверность информации.

Все права на товарные знаки принадлежат их законным владельцам!

Сайт носит исключительно информационный характер, и предоставляемые им сведения являются открытыми публичными данными.

Администрация сайта не несет ответственность за какие бы то ни было убытки, возникающие в результате доступа и использования сайта.

Спасибо, понятно.