Статья: Расчет параметров многослойной структуры при резонансном возбуждении поверхностных плазмонов (2016)

Проведено исследование излучательных характеристик индукционного разряда низкого давления на частотах 0,5—12,0 МГц и мощности 25—130 Вт в смеси паров ртути ( ≈ 10-2 Торр) и аргона (0,1—0,6 Торр) в трубках длиной 300 мм и диаметром 40, 50, 60 и 70 мм с помощью индуктивной катушки, охватывающей трубку по ее продольному периметру. Установлено, что потоки и КПД генерации резонансного ультрафиолетового (УФ) излучения лампы на длинах волн 185 и 254 нм возрастают с увеличением диаметра разрядной трубки, числа витков катушки и частоты разрядного тока и уменьшаются с увеличением давления аргона. Установлено, что влияние частоты разрядного тока на излучательные характеристики ламп проявляется «через» КПД индуктивной катушки ηcoil = 1–(Pcoil/P). Обнаружено, что поток и КПД генерации УФ-излучения плазмы на длине волны 185 нм возрастают с увеличением мощности плазмы. Зависимость КПД генерации УФ-излучения лампы на длине волны 254 нм от мощности лампы имеет максимум на той же мощности, на которой зависимость мощности потерь в проводе катушки Pcoil от мощности лампы имеет минимум. Увеличение диаметра трубки, частоты разрядного тока, числа витков катушки и давления аргона сдвигает положение максимума в сторону меньших мощностей лампы. Результаты расчета суммарного КПД генерации УФ-излучения ηUV = η185 + η254 качественно согласуются с результатами эксперимента.

Экспериментально и численно исследовано влияние заряженных пылевых частиц микронного размера на электрические параметры положительного столба тлеющего разряда постоянного тока низкого давления в неоне. Численный анализ выполнен в рамках модели плазмы разряда в диффузионно-дрейфовом приближении с учётом взаимодействия пылевых частиц с метастабильными атомами неона. В разряде с облаком пылевых частиц напряженность продольного электрического поля возрастает. При увеличении концентрации пылевых частиц, в осесимметричном пылевом облаке цилиндрической формы приращение напряженности электрического поля выходит на насыщение. Показано, что вклад метастабильных атомов в ионизацию выше в разряде с частицами, несмотря на тушение метастабильных атомов на пылевых частицах. Рассмотрены процессы зарядки пылевых частиц и пылевого облака. С ростом концентрации пылевых частиц их заряд уменьшается, однако объемный заряд пылевого облака увеличивается. Результаты работы могут быть использованы в области плазменных технологий с микрочастицами.

В лабораторных условиях исследовано возникновение искровых каналов во влажном грунте у электрода при растекании импульсного тока c длительностью в диапазоне от нескольких микросекунд до сотен микросекунд при амплитуде напряжения 20—50 кВ. Разработана диагностика регистрации искровых каналов в объеме грунта. Впервые получены оптические изображения искровых каналов в грунте вблизи электродов различной формы. Подтверждено, что причиной образования искровых каналов при нелинейном растекании импульсного тока в грунте, когда происходит резкое уменьшение сопротивления заземления, является ионизационно-перегревная неустойчивость, возникающая при плотности тока на электроде больше критической. Развитие неустойчивости приводит к неоднородному распределению тока по сечению и возникновению искровых каналов.

В работе исследовано формирование массивов конических наноструктур на поверхности нанокристаллических пленок сульфида олова при обработке пленок в аргоновой плазме индукционного разряда в течение 30 и 60 с. Исходные слои SnS выращивались методом «горячей стенки» при температуре стеклянных подложек 290 °C и характеризовались лепестковой структурой с толщиной пластинок 50—300 нм. Показано, что плазмостимулированный рост наноструктур имеет место одновременно со сглаживанием развитой исходной поверхности пленок. Описаны геометрические параметры наноструктур сульфида олова, особенности их локализации, проанализированы основные закономерности динамики их роста по времени. Показано, что рост наноструктур SnS в ходе плазменной обработки имеет сложный характер и происходит с участием самоформирующихся сферических затравок Sn по механизму «пар-жидкость-кристалл» при локализации на торцах крупных нанокристаллитов.

Исследуется фокусировка электромагнитной энергии оптического диапазона частот в наноразмерную пространственную область в окрестности нановершины металлического микроострия, расположенного вблизи слоистой структуры, состоящей из плоских диэлектрических и/или металлических слоев. Предполагается, что фокусировка возникает при симметричном схождении к нановершине поверхностной плазмонной TM-волны. Граница металла вблизи нановершины приближается поверхностью параболоида вращения. Разработан численный метод нахождения электрического поля в окрестности вершины острия, включая слоистую структуру. Результаты расчетов показали, что по сравнению с одиночным острием наличие структуры приводит к дополнительной концентрации электрического поля вблизи нановершины. Оказалось, что главное влияние на фокусировку оказывает верхняя плёнка слоистой структуры.

Предложен вариант брэгговской дифракции, обеспечивающий эффективное акустооптическое взаимодействие четырехцветного излучения с одной акустической волной на высокой частоте звука. Вариант опробован на примере дифракции четырехцветного излучения с длинами волн 0,488, 0,496, 0,514 и 0,633 мкм, взаимодействующих с одной акустической волной в монокристалле парателлурита. Эффективная дифракция получена на частоте поперечного звука, равной 165 МГц.