Публикации автора

Представлены результаты исследования вольт-амперной характеристики и оптических спектров тлеющего разряда атмосферного давления, функционирующего в воздушной струе с расходом до 1 л/мин. Показано, что в диапазоне токов до 100 мА и при средней мощности разряда до 50 Вт наблюдаются колебания напряжения и тока с периодом около 200 мкс, обусловленные перемещением по поверхностям электродов и изменением протяженности положительного столба разряда в потоке воздуха. В диапазоне токов от 100 до 200 мА, на фоне практически постоянного напряжения горения около 600 В, наблюдаются спонтанные переходы к режиму разряда с достаточно низким, на уровне 100 В, напряжением горения и временем жизни от нескольких сотен микросекунд, до нескольких секунд. Основной причиной появления и прекращения этого нестационарного низковольтного режима является нагрев локальных участков электродов разрядной системы в области катодного и анодного свечений до температуры плавления их материала и последующее охлаждение в результате его испарения. При токах разряда более 800 мА наблюдается появление катодных пятен и переход разряда в дуговую форму.

Обзор посвящен анализу преимуществ и недостатков существующих реактивных методов осаждения пленок оксида титана. Особое внимание уделено традиционным методам – магнетронному распылению в атмосфере активных газов и вакуумно-дуговому осаждению, а также обсуждаются возможности реактивного электронно-лучевого испарения, в том числе альтернативного электронно-лучевого испарения титана в форвакууме (1–15 Па) в атмосфере кислорода с последующим осаждением паров на подложку. Показано, что к преимуществам электронно-лучевого испарения в форвакууме следует отнести простоту реализации и возможность получения стехиометрических пленок TiO2, причем при более высокой скорости осаждения и меньшем энергопотреблении.

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 110-4 Торр, соответственно) максимальная доля ионов D3 + в плазме может достигать 70 %. При извлечении ионов из плазмы максимальный ток эмиссии ионов D3 + составлял 12 мА.

Представлены результаты исследований особенностей процессов отклонения и развертки сфокусированного электронного пучка, генерируемого плазменным источником электронов в области повышенных давлений форвакуумного диапазона. Показано, что во всех исследуемых диапазонах давлений и расстояний от отклоняющей системы в пределах угла отклонения электронного пучка в 20 градусов плотность мощности пучка снижается лишь на 20 %. На примере фрезеровки кварцевого стекла продемонстрирована возможность эффективной прецизионной электронно-лучевой обработки диэлектриков.

Проведены экспериментальные исследования импульсного вакуумного дугового разряда с катодом из чистого бора. Поскольку в нормальных условиях бор имеет высокое удельное сопротивление (1,8×106 Ом см), инициирование дугового разряда требует нагрева катода до температур выше 600÷650 С, при которых бор приобретает заметную проводимость. Представлены результаты, касающиеся зажигания дугового разряда с катодом из бора и обеспечения стабильности его горения, а также результаты измерения параметров разряда, оптического эмиссионного спектра и масс-зарядового состава дуговой плазмы. Практически на 100 % плазма, сформированная разрядом, состоит из одно- и двухзарядных ионов бора, в соотношении 1:1.

Описано устройство и приведены характеристики модернизированного экспериментальнодиагностического стенда, разработанного в Институте сильноточной электроники СО РАН (г. Томск). Стенд оснащен вакуумно-дуговым источником ионов металлов, и системой диагностики, включающей времяпролетный спектрометр масс-зарядового состава ионного пучка. Обозначены перспективы применения экспериментально-диагностического стенда в исследованиях плазмы вакуумного дугового разряда с композитными и газонасыщенными катодами.

Проведены измерения потенциала изолированного коллектора и параметров пучковой плазмы, генерируемой вблизи коллектора при давлении рабочего газа (аргон) в несколько Па. Установлена связь концентрации плазмы с потенциалом коллектора. Показано, что характер этой связи не зависит от способа изменения потенциала. В установлении потенциала изолированного коллектора решающее значение имеет материал коллектора. При изменении энергии электронов в пучке от 2 до 7 кВ потенциалы коллекторов из меди, титана и нержавеющей стали изменяются от десятков до нескольких сотен вольт, в то время как потенциал алюминиевого коллектора не превышает 100 В. Сформулировано предположение о существенной роли вторично-эмиссионных процессов как в установлении потенциала коллектора, так и в формировании пучковой плазмы.

Представлены результаты исследований процессов модификации поверхности кварцевых стекол при облучении их пучком электронов с энергией 5–15 кэВ и плотностью мощности 104 Вт/см2. Показано, что при сканировании поверхности стекла пучком электронов с энергией более 10 кэВ в приповерхностном слое формируются продольные каналы, глубина которых зависит от энергии электронного пучка и скорости его перемещения по поверхности. Снижение скорости сканирования до 10 см/с приводит к формированию серии кратеров. При энергии электронов менее 5 кэВ видимых изменений поверхности не происходит. Изменение морфологии облученного стекла приводит к повышению гидрофобности поверхности, а также к снижению коэффициента пропускания для коротковолновой области спектра.

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.

В статье представлены результаты исследования распределения температурного поля в кварцевых стеклах при электронно-лучевом нагреве. Показано, что, несмотря на низкий коэффициент теплопроводности кварцевого стекла, с увеличением времени электроннолучевого воздействия происходит прогрев всего образца, а градиент температур уменьшается. Предложена качественная модель, описывающая электронно-лучевой нагрев стыка двух кварцевых трубок, позволяющая оценить параметры области нагрева при сварке кварца. Показана принципиальная возможность электронно-лучевой сварки кварцевых трубок.

Предложена оригинальная методика оценки коэффициента вторичной электронной эмиссии металлических и диэлектрических мишеней в области давлений в единицы и десятки паскаль. Методика основана на измерении потенциала мишени в зависимости от тока электронного пучка и сопоставлении результатов измерений с расчетными значениями, полученными с использованием модели, основанной на уравнениях баланса заряда на мишени и баланса ионов в пучковой плазме.

В статье представлены результаты измерения потенциала изолированного коллектора, облучаемого электронным пучком в среднем вакууме, при различных значениях  – коэффициента вторичной электронной эмиссии электронов (ВЭЭ). Изменение  обеспечено плавным перемещением относительно электронного пучка коллектора, составленного из двух металлов (алюминия и титана) с резко различающимися значениями коэффициента ВЭЭ. Предложена модель, удовлетворительно описывающая измеренную зависимость, и методика, позволяющая по установившемуся потенциалу изолированного коллектора оценивать коэффициент ВЭЭ различных материалов, в том числе и диэлектриков.