Фундаментальная задача, поставленная в настоящей работе, заключалась в исследовании возможности реализации в условиях свободного пространства в воздушной среде атмосферного давления взрывного образования металлической микроплазмы, обнаруженного и изученного ранее при контактах металлической поверхности с бесстолкновительной плотной и относительно горячей плазмой, получаемой в разрядах низкого давления.
Прикладная задача, стимулировавшая постановку экспериментов, заключалась в использовании поверхностных микровзрывов для создания поверхностной «шероховатости», способной существенно уменьшить вторично-эмиссионную способность металла и, таким образом, уменьшить вероятность или полностью исключить возможность возбуждения вторично-эмиссионных электронных микроволновых разрядов, ограничивающих уровень микроволновой мощности, принимаемой или передаваемой космическими спутниками связи.
Основные результаты, полученные в ходе выполнения исследований, состоят в следующем:
- впервые в условиях открытого пространства при атмосферном давлении воздушной среды реализована основанная на применениии импульсного капиллярного микроволнового факела схема эксперимента, позволяющая осуществить возбуждение взрывоэмиссионное образование микроплазмы на поверхности металла;
- проведена обработка поверхности алюминиевой пластины многократным облучением плазменной струёй капиллярного микроволнового разряда и показано, что в результате взрывоэмиссионных микроискрений происходит трансформация исходно гладкой поверхности в поверхность «шероховатую», представляющую из себя множество микронных размеров выступов и впадин («микрократеров»);
- максимальный коэффициент вторичной электронной эмиссии max «шероховатой» («рифлённой») поверхности снтжается от 2 для необработанного образца до 0,4 для обработанного образца, и остаётся стабильно низким в течение длительного пребывания образца в атмосфере.
Последний результат позволяет рассматривать предложенный и исследованный метод воздействия на металлическую поверхность, как способ обработки элементов бортовой спутниковой радио-электронной системы с целью подавления вторичноэмиссионных электронных разрядов («мультипакторов»), приводящих к временному нарушению работы или к невосстанавливаемому разрушению компонентов аппаратуры.
Представлено обсуждение новой формы разряда, возбуждаемого пучком микроволн в газах высокого (вплоть до атмосферного и выше) давления как в свободном пространстве, так и в замкнутой камере. Впервые для осуществления такого разряда использовался мощный гиротрон с параметрами импульсного излучения: мощность импульса 200 P 600 кВт, длительность импульса 0,5 мс 20 мс и длина волны = 0,4 см. В глубоко подпороговых условиях в свободном пространстве в воздухе атмосферного давления плазменный столб длиной L = 50 см возбуждался микроволновым пучком, формируемым квазиоптической системой зеркал. При применении гиротрона с указанными параметрами принципиально возможна генерация плазменного столба, достигающего нескольких метров в длину. Исследованы параметры и структура плазменного образования, позволяющие отнести его к категории открытого и ранее описанного в ИОФ РАН СНС самоподдерживающегося– несамостоятельного разряда. В качестве одного из возможных актуальных приложений разряда рассматривается плазмохимическая очистка городской воздушной среды от экологически опасных примесей.