Представлены экспериментальные данные о параметрах плазмы и о составе газообразных продуктов при обработке ткани из полиэтилентерефталата в плазме пониженного давления (50—300 Па) в аргоне. Анализ газовой фазы проводили методами эмиссионной спектроскопии и масс-спектрометрии. 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. Спектры излучения плазмы показали, что диссоциация продуктов деструкции полимера приводит к изменению состава активных частиц плазмы: а именно, к образованию атомов О, Н и радикалов ОН.
Рассмотрена зависимость характеристик емкостного ВЧ-разряда в геометрии источника плазмы с замкнутым дрейфом электронов от способности внешней электрической цепи пропускать постоянный ток. Приведены энергетические распределения получаемых посредством подобного разряда ионных потоков для случаев замкнутых и разомкнутых по постоянному току электрических цепей, к которым подключён разряд.
Предложены соотношения для оценки энергетической эффективности генерации пучков убегающих электронов в стационарном открытом разряде. Показано, что выражение для КПД генератора отличается от принятого для электронных пушек с высоковольтным тлеющим разрядом из-за образования в области катодного падения вторичных электронов.
Процесс генерации трёхатомных ионов дейтерия D3 + в дейтериевой плазме отражательного разряда с полым катодом исследован в широком диапазоне токов разряда в непрерывном и импульсном режимах. Показано, что при оптимальном токе разряда и давлении дейтерия (100 мА и 110-4 Торр, соответственно) максимальная доля ионов D3 + в плазме может достигать 70 %. При извлечении ионов из плазмы максимальный ток эмиссии ионов D3 + составлял 12 мА.
Приводятся результаты экспериментальных исследований процесса коммутации тока в маломощном газовом разряде с плазменной инжекцией. Показано, что коммутация тока связана с зажиганием на катоде катодного пятна. Синхронно с заполнением разрядного промежутка плотной плазмой происходит зажигание пятна, а синхронно с освобождением (газодинамической разгрузкой) – гашение. Показано, что пятно зажигается за время 1–30 нс в результате локального взрывного разогрева катода со скоростью более 1012 К/с током автоэлектронной эмиссии. Показано, что гашение пятна происходит за время менее 100 пс, при этом приводящие к гашению процессы развиваются одновременно во всех ячейках катодного пятна.
Приводятся результаты экспериментального исследования коммутации тока в маломощном разряде с плазменной инжекцией при использовании импульсного плазмотрона в качестве источника плазмы. Показана возможность полностью управляемой коммутации тока 6 А при коммутируемом напряжении 300 В и падении напряжения на разряде 10 В. Установлено, что синхронно с заполнением разрядного промежутка плотной плазмой происходит включение тока, а синхронно с освобождением промежутка от плазмы – отключение. Выдвинуто предположение о связи включения и отключения разрядного тока с зажиганием и гашением на катоде катодного пятна.
Выполнено математическое моделирование гибридного разряда на основе высокочастотного емкостного разряда с постоянной составляющей, помещенного в магнитное поле с преимущественной радиальной компонентой. Геометрия рассмотренного источника плазмы близка к ускорителю с замкнутым дрейфом электронов. Показано, что рядом с активным электродом и на срезе канала возникают квазистационарные скачки потенциала, ускоряющие ионы в сторону активного электрода и в направлении из канала. В области скачков потенциала возникает азимутальный дрейф электронов. Наличие постоянного смещения активного электрода приводит к повышению потенциала плазмы и увеличению энергии ионов на выходе из канала.
Определены параметры разряда для заряженных пылевых структур сферической формы (кулоновских пылевых сфер) в плазме неона при температуре стенки разрядного устройства 77 К. Пылевые сферы наблюдались экспериментально при фиксированных давлениях неона 0,15, 0,9 и 1,2 Торр и были получены экстраполяцией при давлениях 0,42 и 0,65 Торр. Пылевые сферы соответствовали точке пересечения зависимостей радиального и аксиального размеров пылевых структур от тока разряда. Проанализирована связь параметров плазмы, при которых образуются пылевые сферы, с составом, фазовым и динамическим состоянием компонент, образующих пылевые сферы, и с размером пылевых сфер. Проведён численный расчёт параметров плазмы разряда и пылевых сфер при изменении давления газа. Обнаружен непрерывный фазовый переход второго рода в пылевых сферах при давлениях 0,15–0,65 Торр. Обнаружено увеличение величины «химического потенциала» пылевой сферы вблизи линии ликвидуса и линии раздела компонентов пылевой смеси на фазовой P–I диаграмме.
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.