Индукционный разряд возбужден на частоте 13,56 МГц в смеси Hg (0,01 Торр) + Ar (0,1— 0,7 Торр) в кварцевой трубке диаметром 38 мм и длиной 400 мм с помощью индуктивной катушки, охватывающей трубку по ее продольному периметру. Обнаружено, что максимум КПД УФ-излучения максимален, а мощность потерь в проводе катушки — минимальна при одной и той же мощности лампы, которая с уменьшением давления аргона сдвигается в сторону больших значений. Результаты расчета КПД УФ-излучения лампы находятся в хорошем согласии с экспериментом.
В работе представлены результаты компьютерного моделирования электронно-оптической системы пушки с плазменным эмиттером. Моделирование выполнено с использованием программных кодов KOBRA3-INP, XOOPIC и Ansys. Представленные результаты описывают формирование и транспортировку электронного пучка. Выполнен траекторный анализ. Описаны механизмы влияния газа в области первичного формирования, ускорения и транспортировки пучка на энергетическую неоднородность пучка и его ток. Представлены рекомендации по оптимизации электронно-оптической системы с плазменным эмиттером.
Представлены результаты численного анализа и экспериментальных исследований по формированию форвакуумным плазменным источником электронов непрерывного ленточного пучка. Определена оптимальная геометрия электродов ускоряющей системы электронного источника, обеспечившая формирование слаборасходящегося ленточного электронного пучка в отсутствие продольного магнитного поля и специальной фокусирующей системы. Результаты численного моделирования подтверждаются данными эксперимента.
С использованием форвакуумного плазменного источника электронов осуществлен процесс электронно-лучевого испарения алюмооксидной керамики в диапазоне давлений 5—15 Па. При плотности мощности электронного пучка 103 Вт/см2 скорость испарения керамики составляла 4 г/ч. Полученные результаты открывают возможность эффективного нанесения керамических покрытий на основе электронно-пучковых методов.
Индукционный разряд трансформаторного типа с двумя симметрично размещенными на лампе ВЧ-индукторами (магнитопровод и индуктивная катушка) возбуждался на частоте 265 кГц в замкнутой кварцевой трубке с внутренним диаметром 16,6 мм в смеси паров ртути и инертных газов (0,1—1,0 Торр). Обнаружено, что минимум КПД индуктора и максимумы напряженности электрического поля в плазме и потока УФ-излучения ( = 254 нм) достигаются при давлениях инертных газов 0,3—0,4 Торр.
Продемонстрирована принципиальная возможность изменения электрофизических свойств ферритов на основе марганца и цинка путем их облучения электронным пучком с энергией электронов 10 кэВ в диапазоне давлений 10–20 Па. Для формирования электронного пучка использовался форвакуумный плазменный электронный источник, позволяющий формировать ускоренный электронный пучок в условиях повышенного давления форвакуумного диапазона 5–20 Па. Показано, что электронно-лучевое облучение малой мощности приводит к сглаживанию поверхности феррита. Определена зависимость электропроводности Mn–Zn-феррита от мощности электронно-лучевого воздействия и продолжительности облучения. Определены режимы электронно-лучевого облучения, позволяющие на несколько порядков повысить электропроводность по сравнению с ее исходным значением.
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.
В последние годы активно развиваются исследование наноразмерных объектов, представляющий собой группу атомов или супрамолекулярную структуру, для которых понятие диэлектрической проницаемости имеет весьма условный смысл и, как правило, требует уточнения, а иногда и отдельного анализа. В настоящей работе проанализировано изменение интенсивности комбинационного рассеяния объектов, помещенных на плоскую подложку, и показаны некоторые ситуации, в которых рассеяние может изменяться более чем на порядок. В частности, на идеальной металлической подложке область пучности стоячей световой волны, образованной при отражении, не распространяется на приповерхностный слой, в котором находится слой графена, за счет чего рамановское (комбинационное) рассеяние может уменьшиться более чем на порядок. В случае прозрачных подложек рассматриваемый наноразмерный эффект может значительно проявиться при помещении рассеивателя в экспоненциально затухающую неоднородную волну в области полного внутреннего отражения, либо при использовании продольной по отношению к плоскости падения поляризации при зондировании волной, падающей на подложку под углом Брюстера.
Проведено экспериментальное исследование электрических и излучательных характеристик ртутного бесферритного индуктивного разряда в лампе, образованной замкнутой кварцевой трубкой с внутренним диаметром dвн = 25 мм. Разряд возбуждался на частоте f = 1,7 МГц в смеси паров ртути (~10-2 мм рт. ст.) и аргона (1,0 мм рт. ст.) с помощью трехвитковой индуктивной катушки, размещенной по «внутреннему» периметру лампы длиной 500 мм и высотой 130 мм. Измерения, проведенные в интервале мощности плазмы Рpl = 52–112 Вт, показали, что ток катушки индуктивности Ic, мощность потерь в проводе катушки Pcoil, и средняя по сечению разрядной трубки напряженность ВЧ электрического поля в плазме Ēpl, минимальны, а разрядный ток лампы Ipl и КПД генерации УФ-излучения лампы на длине волны 254 нм ηlamp = Ф254/Рlamp максимальны при мощности плазмы Ppl = 85–90 Вт. Поток УФ-излучения лампы Ф254 и КПД генерации УФ-излучения плазмы ηpl = Ф254/Рpl возрастают практически линейно с увеличением мощности плазмы от 28 до 72 Вт и от 0,52 до 0,65 соответственно.
Проведено исследование электрических характеристик плазмы и ВЧ-индуктора бесферритных индукционных разрядов в лампах длиной 375 мм и шириной 120 мм, образованных замкнутой кварцевой трубкой с внутренним диаметром 16,6 мм. Разряд возбуждался на частоте 1,7 МГц и мощностях 90–170 Вт в смеси паров ртути давлением 710-3 мм рт. ст. с инертным газом (Ar, 30 % Ne + 70 % Ar) давлением 0,7 и 1,0 мм рт. ст. с помощью изготовленной из литцендрата (w = 1,410-4 Ом/см) 3-витковой катушки индуктивности, размещенной по периметру разрядной трубки. Установлено, что с увеличением мощности плазмы ВЧ-напряжение и ток катушки, мощность потерь в ней и средняя по сечению трубки напряженность электрического ВЧ-поля в плазме уменьшаются, а разрядный ток лампы возрастает. Понижение давления инертного газа уменьшает разрядный ток лампы и повышает ВЧ-напряжение и ток катушки, мощность потерь в ней и напряженность электрического поля в плазме.
Описывается разработанное программное обеспечение, позволяющее моделировать нестационарные тепловые режимы коллекторов электронно-оптических систем (ЭОС). Программное обеспечение (ПО) построено на методе контрольных объемов. В качестве источников тепла выступают результаты трехмерного траекторного анализа, выполненные в программном комплексе для статического анализа ЭОС. Это позволяет задавать неравномерное токооседание электронных пучков в коллекторах и более точно рассчитывать их тепловые режимы. Разработан алгоритм сглажива-ния точечных источников на сложной поверхности по гауссиане c заданными пара-метрами. Это решило проблему нефизичных всплесков температуры при мелкой сет-ке на коллекторе и небольшого числа траекторий. В разработанном ПО можно использовать граничные условия I, II и III рода, а так же различные материалы. Временные диаграммы тепловых нагрузок можно задавать с неравномерным шагом по времени. В качестве пре- и постпроцессора использован Gmsh.
Изучено влияние продольного магнитного поля на эмиссионные характеристики форвакуумного плазменного источника электронов на основе разряда с полым катодом. Показано, что, начиная с некоторого порогового значения индукции Bс, магнитное поле приводит к уменьшению концентрации плазмы на оси катодной полости.
С уменьшением диаметра катодной полости пороговое значение Bс увеличивается.
С другой стороны, продольное магнитное поле позволяет увеличить диаметр эмиссионного канала, что способствует существенному увеличению тока эмиссии электронов из плазмы. При этом степень увеличения тока эмиссии определяется геометрией катодной полости и давлением рабочего газа.
- 1
- 2