Прикладная физика

В вакуумных дуговых ионных источниках, функционирующих при амплитуде импульса тока дуги в сотни ампер и длительности импульса более десятков микросекунд, средняя зарядность ионов материала катода в ионном пучке находится в пределах от 1+ для углерода до около 3+ для тяжелых металлов. Повышение зарядовых состояний ионов плазмы вакуумной дуги позволяет обеспечить увеличение энергии ионов в извлекаемом пучке без соответствующего повышения ускоряющего напряжения, либо наоборот, получить ионы с заданной энергией при существенно меньшем ускоряющем напряжении. Это расширяет возможности ионных источников при решении задач науки и практики. Зарядовые состояния ионов могут быть существенно увеличены в случае вакуумной дуги с субмикросекундной длительностью импульса. В данной статье представлено исследование процессов генерации пучков многозарядных ионов тяжелых металлов на примере ионов тантала. За счет сокращения длительности импульса тока дуги до субмикросекундного уровня были получены рекордные для тантала зарядовые состояния вплоть до 13+ при среднем заряде ионов тантала в пучке 11+.

Задача разложения СО2 является одной из составляющих проблем, связанных с глобальным потеплением. Одним из перспективных направлений является использование низкотемпературной плазмы. Для этих целей применяются разные типы разрядов. СВЧ-разряд в жидких углеводородах в этих задачах не исследован. В настоящей работе приведены первые результаты по исследованию продуктов СВЧ-разряда в жидком Нефрасе С2 80/120 (нефтяной растворитель, смесь легких углеводородов с температурой кипения от 33 до 205 оC) при введении в разрядную зону СО2. Основными продуктами являются Н2, С2Н2, С2Н4, СН4, СО2, СО. В продуктах не обнаружено кислорода. Это может объясняться его связыванием с водородом и метаном, которые образуются при разложении нефраса. Показано, что степень разложения СО2 достигает 70 %.

Изучены особенности инжекции электронов из плазмы эмиттерного разряда в разрядную систему планарного магнетронного разряда. В качестве эмиттерного разряда использовались тлеющий разряд с полым катодом и вакуумная дуга. Инжекция электронов осуществлялась через центральное отверстие в мишени магнетрона. Давление рабочего газа (аргон) в вакуумной камере составляло 0,05–0,09 Па. Эмиттерный тлеющий разряд в полом катоде функционировал как в слаботочном непрерывном режиме (10–100 мА), так и сильноточном импульсном режиме (10–20 А, 25 мкс, 1 Гц). Вакуумный дуговой эмиттер функционировал в импульсном режиме (10–60 А, 200 мкс, 1 Гц). Измерены токи эмиссии для различных конфигураций разрядной системы, в том числе определены условия, обеспечивающие полное переключение электронного компонента тока эмиттера в разрядную систему магнетронного распылителя.

Представлены первые результаты экспериментального исследования характеристик катода-нейтрализатора, рабочий процесс которого основан на индуктивном ВЧ-разряде в аргоне. Рассмотрен диапазон расходов аргона 4–10 см3/мин, диапазон мощностей ВЧ-генератора 35–150 Вт. Показано, что при достижении порогового значения напряжения между коллектором ионов и положительно заряженным относительно коллектора электродом (анодом) наблюдается скачкообразный рост электронного тока.

Предложен метод плазмохимического рафинирования металлургического кремния. Метод основан, во-первых, на испарении легколетучих примесей за счет быстрого разогрева металлургического кремния с помощью электронного пучка. Во-вторых, на переводе труднолетучих примесей в их легколетучие соединения в химически актив-ной электронно-пучковой плазме. И в-третьих, на перекристаллизации полученного кремния под действием электронного пучка. Указанным методом на лабораторном оборудовании проведено рафинирование металлургического кремния. Показано, что за счет использования перекристаллизации кремния под действием электронного пучка эффективность рафинирования существенно увеличена.

Рассмотрены конструкции плазмотрона переменного тока и созданной на его базе плазмохимической установки по получению высокодисперсных порошков тугоплавких металлов, представлены экспериментальные исследования основных рабочих параметров и характеристик плазмотрона.

Акцентируется высокое научно-практическое значение проблемы быстрого обнаружения и измерения параметров радиосигналов в широкой полосе частот. Оцениваются особенности дифракции Брэгга в контексте синтеза мелкомасштабного быстродействующего измерителя радиочастот. Обсуждается схема измерителя радиочастот, которая составлена на основе дифракции Брэгга. Проводится схемно-математическое моделирование алгоритма функционирования предложенного устройства.

Доказывается возможность реализации многоканального приема радиоимпульсов путем подбора углов падения оптических пучков в апертуру фотоупругой ячейки, что позволяет использовать широкую полосу рабочих частот акустооптического модулятора в полном объеме. Сформулированные утверждения апробируются численными экспериментами. Результаты схемно-математического моделирования и расчетов натурно исследуются. Некоторые результаты натурных экспериментов приводятся в виде таблицы и осциллограмм, которые обсуждаются в контексте мелкомасштабного частотного анализа в заданном диапазоне.

Разработан датчик региструющий наноамперные токи с осадительных электродов в процессе смены точки осаждения полимерного волокна. Осуществлено измерение тока c электродов, разделённых зазором, в процессе электроформования. Показана корреляция между положением точки осаждения волокна и токами коллекторов с помощью одновременной записи показаний датчика тока и видеосъемки. Получены данные, совпадающие с теоретическим описанием, о временной задержке старта процесса электроформования в зависимости от питающего напряжения и концентрации раствора.

Анализ технологий УФ-обеззараживания воздуха и помещений показал, что происходит переход к УФ-облучателям с высокой средней мощностью (1–2 кВт). Эффективность обеззараживания импульсным ксеноновым источником полностью определяется классическим механизмом обеззараживания и полученной УФ-дозой. В качестве базового значения рекомендуется принять дозу 25 мДж/см2.

Предложен метод плазмохимического получения поликристаллического кремния. Метод основан на разложении моносилана, подаваемого в реактор в виде сверхзвуковой струи и активированного с помощью электронного пучка. Проведено газодинамическое моделирование распределения потерь кремния в процессе осаждения. Определены коэффициент разложения моносилана с помощью масс-спектрометрических измерений, а также коэффициенты прилипания кремния к поверхности и коэффициент использования моносилана при помощи газодинамического моделирования и весовых измерений.

Рассматривается возможности использования халькогенидных стеклообразных полупроводниковых пленок (ХСП) для записи голографических информации. Приведены схемы и результаты исследования дифракционный эффективности в зависимости от времени экспозиции и голографических характеристик халькогенидных стеклообразных полупроводниковых пленок под влиянием -облучения. Установлено, что в интервале доз облучения (103–109 Р Рентген,) оптические свойства ХСП пленок и дифракционные эффективности записанных голограмм практически не меняются. Также доказано, что срок хранения записанных голограмм при определенных условиях составляет 15 лет и более.

Представлены экспериментальные результаты исследования монокристаллического Si (111), легированного хромом. Исследования проводились с использованием метода спектроскопии комбинационного рассеяния света (Рамановская спектроскопия). Обнаружено, что легирование переходных элементов к чистому кремнию приводит к уменьшению интенсивности рамановских пиков в несколько раз, а также к образованию дополнительных пиков на спектрах.