Экспериментально исследованы функции распределения ионов по энергиям на выходе из гибридного разряда, основанного на комбинации емкостного ВЧ-разряда и разряда постоянного тока, в источнике плазмы с геометрией ускорителя с замкнутым дрейфом электронов. Показано, что наличие постоянного смещения активного электрода сопровождается увеличением энергии и плотности ионов на срезе ускорителя. Изменение мощности, вводимой в разряд через ВЧ-канал, и величины постоянного смещения, подводимого к активному электроду через канал постоянного тока, позволяют независимо управлять энергией и плотностью потока ионов.
Экспериментально получена граница (линия) перехода от сплошных пылевых структур к полым пылевым структурам в координатах «давление – ток разряда» в тлеющем разряде в неоне. Эксперименты выполнены для сферических частиц диаметром 2,55 и 4,14 мкм. Проведено моделирование линии перехода с помощью диффузионно-дрейфовой модели положительного столба разряда в неоне с учетом радиального градиента температуры. В результате моделирования экспериментальных данных обнаружено, что сила термофореза, действующая на микрочастицы в пылевой структуре, связана с параметрами разряда, зависит от размера микрочастиц и пылевой структуры. Результаты работы могут быть использованы в технологиях с пылевой плазмой.
Для разрядной системы с протяженным полым катодом, используемой в форвакуумном плазменном источнике ленточного электронного пучка, исследовано влияния геометрии катодной полости и рода плазмообразующего газа на однородность распределение концентрации плазмы в области эмиссионной границы. Показано, что наибольшее влияние на однородность распределения концентрации эмиссионной плазмы оказывает геометрические параметры разрядного промежутка электронного источника. При оптимальной геометрии разрядной системы определен диапазон токов разряда, давления и рода газа, обеспечивающие неоднородность распределения концентрации плазмы не более 20 % от среднего значения.
Экспериментально исследованы вольт-амперная характеристика и импеданс гибридного разряда, основанного на комбинации емкостного ВЧ-разряда и разряда постоянного тока, в источнике плазмы с геометрией ускорителя с замкнутым дрейфом электронов. Показано, что наличие ВЧ-составляющей приводит к расширению области существования разряда по сравнению с режимом постоянного тока. Наличие постоянного смещения активного электрода сопровождается уменьшением мнимой и ростом действительной частей импеданса разряда.
Представлены экспериментальные данные о параметрах плазмы и о составе газообразных продуктов при обработке пленки поликарбоната в плазме пониженного давления (50–300 Па) в кислороде. Анализ газовой фазы проводили методами эмиссионной спектроскопии и массспектрометрии. При различной площади обрабатываемого материала измерена напряженность электрического поля и температура газа на оси разряда, мольные доли продуктов деструкции полимера. Рассчитана функция распределения электронов по энергиям. Показано, что с увеличением площади обрабатываемого материала в реакторе изменяется приведенная напряженность электрического поля, температура газа, средняя энергия электронов и коэффициенты скоростей процессов с участием электронов.
Впервые проведены исследования характеристик продольного тлеющего разряда в сверхзвуковом потоке газа между центральным телом и конфузором. Установлено, что характеристики разряда по пространственной локализации, интенсивности излучения, формированию приэлектродных зон зависят от способов организации сверхзвукового потока. Изучены характеристики потока газа в расширяющейся области сверхзвукового сопла, восстановление давления в конфузоре, параметры срыва сверхзвукового потока. Если в качестве катода использовать центральное тело в виде постоянно подаваемой проволоки цилиндрического профиля, то подобный разряд может найти применение в процессах нанесения функциональных покрытий и нанопокрытий. Из-за концентрации токового пятна на конце катода будет происходить интенсивное катодное распыление. Распыленные атомы будут направленно переноситься вместе с потоком и образовывать покрытия на подложках на входе в конфузор либо подложка может служить анодом разряда.
Исследована кинетика образования гидроксил-радикалов в воде под действием импульсного разряда в парогазовых пузырьках, формирующихся у поверхности погруженного в воду графитового электрода. Реакция окисления гексацианоферрата (II) калия использовалась для определения концентрации и скорости образования ОН-радикалов в жидкой фазе. Для оценки мощности, рассеиваемой в разряде, измерены временные зависимости тока, протекающего через разрядную ячейку, напряжения, приложенного к электродам, и интегральной интенсивности излучения разряда. Рассчитаны выходы ОН-радикалов на 100 эВ вложенной в плазму энергии. Найдено, что с увеличением мощности от 13 до 100 Вт скорость генерации радикалов растет в интервале (2,8–34,8)10-7 моль/(л с), а их выход слабо зависит от мощности и составляет 0,12 0,03 частица / (100 эВ).
Определены и сопоставлены между собой характеристики объемных пылевых структур, создаваемых в трех пылевых ловушках в тлеющем разряде. Устойчивыми в наложенном магнитном поле с индукцией до 2 Тл являются следующие пылевые ловушки: стоячая страта, область сжатия канала тока (внутри специальной диэлектрической вставки), область разряда, находящаяся в сильно неоднородном магнитном поле. Представлены геометрические характеристики объемных пылевых структур и особенности динамики их вращения: продольного и поперечного относительно вектора магнитной индукции размера, угловой скорости, ее продольного градиента в каждой из пылевых ловушек. Проанализированы отличия экспериментально полученных характеристик объемных пылевых структур в сильном магнитном поле в тлеющем и ВЧ-разрядах.
Предложен и реализован метод управления размером пылевых частиц при вариации электронной температуры посредством добавления в разряд малой доли примеси газа с низким потенциалом ионизации. Показано, что при использовании максимально разнящихся по массе инертных газов Не и Хе, размер отобранных пылевых частиц отличается вдвое. Выполнены численные оценки среднего размера отобранной частицы на основе баланса сил, действующих на пылевую частицу, с учетом влияния примеси на заряд частиц и скорость потока ионов. Метод настройки пылевой ловушки на размер удерживаемых частиц, работает в интервале порядка 1–10 мкм.
В условиях тлеющего разряда в сильном магнитном поле созданы объемные пылевые структуры в рабочих газах He, Ne и Ar в трех типах пылевых ловушек (в стоячей страте, в области сужения канала тока, в области неоднородного магнитного поля), в которых эти структуры стабильно существуют в полях порядка 2 Тл. Изучена динамика вращения горизонтальных, перпендикулярных магнитному полю, сечений пылевых структур, измерена их угловая скорость, определена ее неоднородность в объеме пылевой структуры во всех ловушках. Впервые представлены данные для ловушки в области сужения канала тока в диапазоне магнитной индукции до 2.5 Тл, что соответствует параметру замагниченности иона Ne+ около 2, а циклотронный радиус иона сравним с длиной экранирования. Обнаружено увеличение угловой скорости вращения структуры в полях свыше 1.5 Тл до 50 с−1, что является рекордно быстрым вращением пылевой плазмы. Описаны особенности геометрии пылевых структур в каждой из изучаемых ловушек.