Научный архив: статьи

Фундаментальная задача, поставленная в настоящей работе, заключалась в исследовании возможности реализации в условиях свободного пространства в воздушной среде атмосферного давления взрывного образования металлической микроплазмы, обнаруженного и изученного ранее при контактах металлической поверхности с бесстолкновительной плотной и относительно горячей плазмой, получаемой в разрядах низкого давления.

Прикладная задача, стимулировавшая постановку экспериментов, заключалась в использовании поверхностных микровзрывов для создания поверхностной «шероховатости», способной существенно уменьшить вторично-эмиссионную способность металла и, таким образом, уменьшить вероятность или полностью исключить возможность возбуждения вторично-эмиссионных электронных микроволновых разрядов, ограничивающих уровень микроволновой мощности, принимаемой или передаваемой космическими спутниками связи.

Основные результаты, полученные в ходе выполнения исследований, состоят в следующем:

- впервые в условиях открытого пространства при атмосферном давлении воздушной среды реализована основанная на применениии импульсного капиллярного микроволнового факела схема эксперимента, позволяющая осуществить возбуждение взрывоэмиссионное образование микроплазмы на поверхности металла;

- проведена обработка поверхности алюминиевой пластины многократным облучением плазменной струёй капиллярного микроволнового разряда и показано, что в результате взрывоэмиссионных микроискрений происходит трансформация исходно гладкой поверхности в поверхность «шероховатую», представляющую из себя множество микронных размеров выступов и впадин («микрократеров»);

- максимальный коэффициент вторичной электронной эмиссии max «шероховатой» («рифлённой») поверхности снтжается от  2 для необработанного образца до  0,4 для обработанного образца, и остаётся стабильно низким в течение длительного пребывания образца в атмосфере.

Последний результат позволяет рассматривать предложенный и исследованный метод воздействия на металлическую поверхность, как способ обработки элементов бортовой спутниковой радио-электронной системы с целью подавления вторичноэмиссионных электронных разрядов («мультипакторов»), приводящих к временному нарушению работы или к невосстанавливаемому разрушению компонентов аппаратуры.

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.

Приводятся первые результаты использования в качестве основы метода плазмохимической очистки городской воздушной среды от экологически опасных загрязнений подпорогового микроволнового разряда (самоподдерживающегося несамостоятельного (СНС) разряда), возбуждаемого пучком микроволн. Пучок микроволн создаётся гиротронным излучателем, генерирующим одиночные импульсы мощностью  600 кВт, длительностью  20 мс при длине волны 0,4 см. На двух образцах воздуха, изъятых из реальной атмосферы г. Москвы, в лабораторных экспериментах, проведённых в ИОФ РАН, продемонстрирована высокая эффективность одновременного снижения содержания характерных для современного большого города вредных веществ, поставляемых в атмосферу городским транспортом и промышленностью. Предлагаются различные варианты использования СНС-разрядов для решения задач обеспечения экологической чистоты воздушной среды мегаполисов.