Представлена первая часть обзора, который посвящен динамическому методу визуализации и измерения пространственного распределения интенсивности миллиметрового (ММ) излучения при помощи оптического континуума (ОК), излучаемого положительным столбом (ПС) разряда постоянного тока в смеси паров цезия с ксеноном. В ней рассмотрены принципы действия и физические основы этого нового метода. Приведено описание разрядной трубки и экспериментальной установки, которые были использованы для создания широкого однородного плазменного слоя с помощью Cs─Xe-разряда при давлении газа 45 Торр. Рассмотрены эксперименты, в которых изучено воздействие ММ-излучения на такой плазменный слой. Обсуждается механизм влияния ММ-излучения на яркость ОК, излучаемого ПС Cs─Xe-разряда, а также причины нарушения локальности связи между интенсивностью MM-излучения и яркостью оптического континуума. Описаны модельные эксперименты по визуализации излучения на выходе рупорных антенн и в квазиоптических пучках, которые показали, что этот метод может быть успешно использован для визуализации электромагнитного излучения средней интенсивности во всем диапазоне ММволн. Метод обладает микросекундным временным разрешением, его пространственное разрешение около 2 мм. Продемонстрировано, что энергетическая чувствительность метода в восьмимиллиметровом и двухмиллиметровом диапазоне не хуже, чем 10 и 200 мкДж/см2 соответственно.
Представлены результаты численного моделирования движения частиц плазмы в плазменном ЭЦР-инжекторе CERA-RI-2. Определены области доминирующих потерь частиц плазмы и интенсивность плазменных и ионных потоков.
Для увеличения плотности элементов микросхем при фотолитографии предложено использовать лазерно-плазменные источники при оптическом пробое. Наивысшая эффективность генерации излучения в рентгеновском диапазоне на длине волны 6,7 нм достигается при использовании плазмы тугоплавких редкоземельных элементов гадолиния и иттербия в газовой фазе. Рассматриваются основные параметры и варианты построения устройства формирования мишени для оптического пробоя на основе аналога – электродугового источника плазмы на парах щелочного металла. Проведено исследование требований к устройству: выполнены термо- и газодинамические расчеты и оценки. В качестве нагревателя предложено использовать нагрев генератором электронного пучка на основе открытого разряда в буферном газе. Выполнены расчеты длины пробега электронов и плотности энерговыделения в плазме. Приведены оценки энергетической эффективности создания мишени при нагреве устройства пучком электронов.
Обзор содержит информацию о разнообразных реализованных способах создания низкотемпературной плазмы, используемой для конверсии углеводородов и спиртов в полезные продукты (водород, ацетилен). Даны примеры устройств для генерации плазмы н основе дуговых, барьерных, электронно-пучковых, и СВЧ-разрядов как в газовой среде, так и в жидкостях.
Представлена вторая часть обзора, который посвящен динамическому методу визуализации и измерения пространственного распределения интенсивности миллиметрового (ММ) излучения при помощи оптического континуума, излучаемого положительным столбом разряда постоянного тока в смеси паров цезия с ксеноном (метод ОКИР). Принцип действия и физические основы метода ОКИР были рассмотрены в первой части обзора [Успехи прикладной физики. 2015. Т. 3. № 6. С. 515]. В данной статье описаны эксперименты, которые демонстрируют возможность использования этого метода визуализации для измерения параметров излучения на выходе источников ММ-излучения средней мощности. В частности, с его помощью была идентифицирована рабочая мода гиротрона трехмиллиметрового диапазона с импульсным магнитным полем, а также оценены величины примесей паразитных мод на выходе этого гиротрона и импульсного оротрона двухмиллиметрового диапазона. В статье также рассмотрены возможности применения метода ОКИР для радиовидения и неразрушающего контроля в диапазоне ММ-волн в реальном масштабе времени (с частотой более десяти кадров в секунду). Были получены теневые радиоизображения поглощающих и отражающих ММ-излучение объектов, а также радиопрозрачных объектов. Показано, что такой метод радиовидения в ММ-диапазоне может применяться для оперативного обнаружения и распознавания скрытых предметов, а также для регистрации динамических процессов.
Проведено рафинирование металлургического кремния в электронно-пучковой плазме паров воды. Основой метода является перевод трудно испаряемых в вакууме примесей в их легколетучие соединения в химически активной окислительной электронно-пучковой плазме. При электронно-пучковом рафинировании кремния в плазме паров воды при температуре образца 1430 С произошло удаление основных металлических примесей.
Рассмотрены некоторые виды щелевого ввода больших значений энергии в цилиндрические и прямоугольные резонаторы. Выбран и оптимизирован ввод энергии через щелевые волноводные отверстия, расположенные на центральной окружности резонатора. Определен КСВ системы. Проведено моделирование изменения энергии электрического поля в резонаторе при смещении положения щелевого волновода. Показаны оптимальные (наилучшие для обработки плазмой СВЧ-разряда) положения объектов и волноводных щелей, а также критические положения (выбор которых может вывести генератор из строя). Рассчитано увеличение напряженности поля между двумя металлическими объектами. Получены результаты, демонстрирующие неприемлемый способ щелевого ввода энергии для решения некоторого типа задач, связанных с обработкой сложных поверхностей СВЧ-разрядом.
Предложена расчетно-экспериментальная методика оценки параметров стационарной пучковой плазмы: средних по ее объему концентрации свободных электронов и степени ионизации газовой компоненты. Мощность пучка электронов, как и длина их пробега, находятся по измерениям вольтамперной характеристики и энергетической эффективности генераторов электронных пучков. Степень ионизации смеси газов рассчитана в предположении баланса процессов ионизации и рекомбинации заряженных частиц. Показано, что в плазме, созданной генератором электронного пучка в смеси газов среднего давления, ключевую роль в рекомбинации играет диссоциативная рекомбинация частиц. Даны оценки достоверности исходных допущений. Используя измеренные вольтамперные характеристики, проведены расчеты характеристик плазмы в смеси газов (О2 – 20,9 %, N2 – 78,1 %, пары H2O – 1 %) при давлении от 1 до 2,5 кПа.
Дано описание физических принципов и современной техники получения спонтанного вакуумного ультрафиолетового излучения для трёх случаев: формирование линейчатых спектров атомов, линейчатых спектров многозарядных ионов и континуальных спектров эксимерных молекул. Параметры источников излучения соотнесены с их приложениями ‒ реальными и потенциальными. Представлены различные принципиальные схемы формирования вакуумного ультрафиолетового излучения: с использованием ВЧ-разрядов H- и E-типа; разряда в полом катоде; тлеющего, барьерного и дугового разрядов; высоковольтного наносекундного разряда в промежутках с резко неоднородным распределением напряженности электрического поля; лазерные, разрядные и гибридные схемы для формирования излучения многозарядных ионов; возбуждение газовых мишеней в условиях гиротронного подогрева плазмы. Обзор охватывает уровень техники за последние 20 лет