Научный архив: статьи

Проведены экспериментальные исследования сильного локального взаимодействия микроплазменных разрядов с образцами из стали–45 при возбуждении импульсных электрических токов в разрядах с амплитудами от 100 до 600 А. При этом на поверхности образцов формируется сплошной переплавленный слой, который характеризуется сильно измененными микрогеометрическими, физическими и триботехническими свойствами металла. Определены режимы возбуждения микроплазменных разрядов, в результате воздействия которых на поверхности образцов создается развитый микрорельеф. Его прочностные свойства существенно превосходят соответствующие характеристики стальных образцов после стандартной термической закалки.

Неднородное аксиально-симметричное магнитное поле, созданное внешним источником, оказало в разряде вакуумной дуги стабилизирующее воздействие на напряжение инициирующего пробоя по поверхности твердотельного диэлектрика. В качестве объяснения предложен механизм формирования плазменного потока, очищающего поверхность диэлектрика от проводящих продуктов эрозии элементов разрядного устройства.

В работе представлены результаты математического моделирования PIC-методом пространственного распределения параметров плазмы и ВЧ-полей в индуктивном ВЧ-разряде, помещенном во внешнее магнитное поле. Показано, что с ростом величины внешнего магнитного поля происходит смещение максимальных значений плотности плазмы по радиусу к стенкам источника плазмы, а по оси разряда — от антенны в центральные части разряда. Закономерности изменения плотности плазмы коррелируют с изменениями пространственного распределения ВЧ-поля.

В работе описывается двухмерная по координатам и трехмерная по скорости нестационарная кинетическая модель плазмы в газоразрядной камере ионного двигателя, решаемая методом частица-в-ячейке (2D3V-FullPIC). Данная модель предназначена для исследования особенностей горения разряда в зависимости от различных режимов работы, геометрии разрядной камеры и топологии магнитного поля. Приводятся результаты моделирования и выполняется их сравнение с результатами эксперимента.

Приведены результаты исследования электрической проводимости углеродных волокон (УВ) под воздействием импульсных токов. Показано, что импульсные токи через УВ, создают ионизированную плазму, шунтирующую сопротивление УВ образованием канала с высокой проводимостью вдоль волокна. Подобное явление может найти применение, например, для молниезащиты различных объектов.

В работе представлены результаты экспериментального исследования параметров плазмы «геликонного» разряда в макете ВЧ гибридной плазменной системы, оснащенном соленоидальной антенной. Показано, что с ростом величины внешнего магнитного поля происходит формирование плазменного «столба» и смещение максимальных значений ионного тока по оси разряда в сторону нижнего фланцу макета. Изменение конфигурации магнитного поля позволяет управлять формой плазменного столба.

В плазме микропинчевого разряда наблюдается устойчивое формирование трубчатой области, излучающей в диапазоне L-спектра плазмообразующего элемента. Оценки показывают, что за формирование трубчатого источника мягкого рентгеновского излучения может отвечать аномальное скинирование тока в перетяжке вследствие быстрого возрастания напряженности поля, вызванного аномальным ростом сопротивления плазмы.

Представлены результаты экспериментального исследования параметров ЭЦР-плазмы, формируемой в коаксиальном резонаторе со спиральной волноводной структурой. Определены зависимости газовой и энергетической эффективности формирования ионного потока от массового расхода рабочего газа (Ar) и СВЧ-мощности (2,45 ГГц), вводимой в резонатор.

Представлен обзор сечений ионизации, возбуждения и девозбуждения атома водорода, полученных как в экспериментах, так и расчетным путем. Определен набор сечений, который требуется использовать при расчете функции распределения электронов по энергиям и определении уровневых коэффициентов скоростей, необходимых при решении балансных уравнений для концентраций нейтральных и заряженных частиц в водородной плазме.

Проведены исследования рентгеновского излучения плазмы микропинчевого разряда на установке типа «низкоиндуктивная вакуумная искра» в зависимости от элементного состава материала анода разрядной системы. Установлена зависимость параметров плазмы и вид спектра рентгеновского излучения от элементного состава материала анода разрядной системы. Эксперименты показали, что с ростом атомного заряда ядра Z материала анода разрядной системы увеличивается электронная температура Te плазмы и возрастает интенсивность жесткого рентгеновского излучения.

В работе представлены результаты исследования многоэлектродного кольцевого высоковольтного импульсно-периодического искрового разряда в жидкости с инжекцией газа в межэлектродное пространство. Энергия импульса W = 1,6 Дж. Приведена конструкция и принцип работы разрядной системы, а также ее электрические и оптические характеристики. Измерена интенсивность УФ-излучения в интервале 200 нм <  < 400 нм. Выполнены эксперименты, связанные с решением ряда прикладных задач: очистка воды от микробиологических загрязнений, обработка отходов гальванического производства, получение коллоидного раствора углерода в этаноле.

Численно исследован процесс формирования сильного электрического поля на металле, частично покрытом диэлектрической пленкой, в потоке плазмы с учетом автоэлектронной эмиссии с поверхности металла и вторичной электронной эмиссии с поверхности диэлектрика. Показано, что при отрицательном потенциале на металле порядка нескольких сотен вольт, плотности плазмы ~1012 см3, температуре электронов плазмы ~10 эВ и толщине пленки d  1 мкм напряженность электрического поля вблизи края пленки достигает нескольких МВ/см, что на два порядка превышает напряженность поля на открытой металлической поверхности в плазме. При умеренном дополнительном усилении поля на микронеровностях поверхности металла на уровне ~10 такая напряженность является достаточной для генерации автоэмиссионного тока с вершин выступов металла с плотностью порядка 108 МА/см2, необходимой для развития взрывной электронной эмиссии с последующим формированием микроплазменного (микродугового) разряда на краю пленки. Исследовано влияние генерируемого пучка автоэмиссионных электронов на формирование электрического поля вблизи края диэлектрической пленки при различных углах наклона среза пленки. При углах наклона  < 85 эмитированные электроны не попадают на пленку и практически не влияют на величину формируемого поля. При   90 пучок эмитированных электронов попадает на торец пленки, вызывая вторичную электронную эмиссию с поверхности диэлектрика. В этом случае напряженность электрического поля оказывается недостаточной для развития взрывной электронной эмиссии с поверхности металла, однако под действием пучка ускоренных автоэмиссионных электронов с энергией ~50 эВ и плотностью тока ~105 А/см2 торец пленки нагревается до температуры ~1000 C, что может приводить к интенсивному газовыделению с поверхности диэлектрика. Развитие микроплазменного разряда в этом случае может быть связано с формированием плотного сгустка плазмы вблизи торца пленки в результате ионизации выделившегося газа автоэмиссионным электронным пучком.