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.

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.

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.

Приводятся результаты экспериментального исследования и численного моделирования долевого содержания ионов аргона и меди в плазме, генерируемой в планарном магнетроне постоянного тока с медной мишенью в газовом режиме (при давлении аргона уровня 0,1 Па), и в вакуумном режиме (при давлении остаточного газа 0,004 Па). Показано, что доли ионов меди в газовом и вакуумном режимах при токе разряда, достаточном для поддержания режима самораспыления (10 А), достаточно близки и
составляют 97 % и 100 %, соответственно. Результаты экспериментов и численных оценок свидетельствуют о возможности осуществления стабильного функционирования непрерывного разряда и получения потока металлических ионов в высоком вакууме в планарном магнетроне без эффектов термического испарения или сублимации
медной мишени.

Предложен метод экспериментального определения соотношения ионного и атомного компонентов бора в процессе формирования покрытия магнетронным распылением и электронно-лучевым испарением. Метод основан на сравнительном анализе приращения веса подложек оригинальных конденсационных зондов с поперечным магнитным полем и без него. Установлено, что при электронно-лучевом испарении определяющий вклад в формирование покрытия вносит ионная составляющая, а при магнетронном распылении – атомная. На основании оценки каждого из этих вкладов определено отношение концентрации атомарного и ионизованного компонентов бора в плазме электронного пучка и в плазме магнетронного разряда.

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+.

Представлены принцип работы и конструкция планарного магнетрона для нанесения покрытий из чистого бора. Особенностью устройства является использование термоизолированного катода-мишени из чистого кристаллического бора, нагреваемого вспомогательным слаботочным разрядом для обеспечения стабильного функционирования магнетронного разряда. Это позволяет реализовать в магнетроне как непрерывный режим работы, так и импульсный режим самораспыления, при котором в плазме разряда ионы бора превалируют над ионами рабочего газа. Другой особенностью магнетрона является использование щелевого анода специальной конструкции, обеспечивающего стабильную и длительную работу устройства при осаждении на поверхность анода неэлектропроводной пленки бора. При использовании импульсного разряда с амплитудой тока 40 А при длительности импульсов 400 мкс и частоте их повторения 25 Гц скорость нанесения покрытий из чистого бора на подложку, установленную на расстоянии 10 см от катода, была сравнима со скоростью нанесения покрытий в магнетронном разряде с постоянным током 300 мА и составляла 20-30 нм/мин.