Статья: ЭЦР-разряд, поддерживаемый миллиметровым излучением, как источник плотных потоков плазмы (2021)

Представлены направления совершенствования способов оценки вероятностных характеристик сложных радиотехнических систем различного назначения в виде практических примеров применения методики оценки вероятности выхода из строя заданного количества электронных элементов сложной радиотехнической системы в зависимости от наибольшей вероятности выхода одного электронного элемента в ее составе и общего количества элементов в системе. На практике предлагаемая методика реализована в программе для ЭВМ «Расчет и анализ вероятностных характеристик системы».

На основе детекторов CdTe, CdZnTe был создан ряд перспективных приборов, которые нашли применение в металлургии, в решении задач таможенного контроля и задач контроля ядерных материалов, а также созданы матричные детекторы для изготовления медицинских приборов и приборов для исследования космического пространства. Созданные детекторы на основе поликристаллических полупроводниковых пленок CdTe и CdZnTe со столбчатой структурой на молибденовой подложке с толщиной d = 30150 мкм имели удельное сопротивление  > 105108 cм. Энергетическое разрешение CdTe и CdZnTe детекторов при комнатной температуре достигает величины 5 кэВ на линии 59,6 кэВ 241Am.

Приведена конструкция прибора для измерения параметров заряженных микрочастиц (микрометеороидов) на основе сеток. Основное внимание уделено вопросам расчета погрешностей при измерении заряда, массы и скорости таких микрочастиц. Разработана 3D-модель прибора и проведены расчетные соотношения для параметров заряженных микрочастиц.

Экспериментально исследовано удаление примесей аммиака (100–200 ppm) в потоке влажного воздуха с расходом 30–150 м3/час УФ-излучением амальгамной лампы с ртутным разрядом низкого давления с длиной волны 185 нм и 254 нм. Наличие паров воды необходимо для эффективного удаления примесей УФ-излучением, поскольку при диссоциации молекул воды образуются высокоактивные радикалы OH и атомарного водорода H. Наличие капель воды резко снижает эффективность очистки. Рассмотрены основные реакции фотоокисления. Отмечена высокая эффективность удаления молекул аммиака одним фотоном 185 нм.

Представлена аналитическая модель распыления двухкомпонентных слоистых неоднородных мишеней бомбардировкой легкими ионами. Получена аналитическая формула, позволяющая рассчитать полный и парциальный коэффициенты распыления бинарного слоя неоднородности мишени легкими ионами. Результаты расчетов хорошо согласуются с данными компьютерного моделирования.

В представленной работе изучены структура и свойства защитных покрытий оксида титана, формируемых обработкой пленок титана низкотемпературной азотной плазмой со среднемассовой температурой 49 кК в открытой атмосфере. Обнаружена корреляция между режимом обработки и структурно-фазовым составом и гидрофобными свойствами покрытия оксида титана. Показано, что независимо от режима плазменной обработки все покрытия обладали высокими значением микро-твердости более 25 ГПа и высоким удельным сопротивлением более 3105 Ом см.

Представлены результаты плазмохимической обработки воды и исследования ее влияния на всхожесть семян огурцов, а также на динамику начального роста растений. Водопроводную воду обрабатывали импульсным подводным разрядом, формирующимся в парогазовых пузырьках у поверхности погруженного в воду графитового электрода. Разряд горел при амплитудных значениях напряжения 800 В и тока разряда 200 мА. Получены осциллограммы тока и напряжения на электродах, измерены значения удельной электропроводности воды, значения рН, концентрации нитрит- и нитрат-ионов, а также пероксида водорода в обработанной воде. Показано, что использование воды после плазмохимической обработки повышает всхожесть семян, ускоряет развитие корневой системы, рост стебля и листьев на ранних стадиях развития растений.

Теоретически показано, что при определенных профилях неоднородности вдоль электрического поля плотности скорости фотогенерации носителей в полупроводниках могут проявиться три неожиданных эффекта. Это самоусиление и самогашение плотности скорости фотогенерации носителей и самоинверсия ее знака. Эффекты обусловлены локальным фотоиндуцированным объемным зарядом. Формы профилей зависят от параметров полупроводника, напряженности электрического поля и температуры. Приведены примеры для всех трех типов профилей.

Представлены результаты исследования уноса материалов (эрозии) наиболее тепло-напряженных узлов трехфазного плазмотрона переменного тока «Звезда» мегаватт-ной мощности: электродов и конфузоров. Данные по уносу получены путем взвешивания исследуемых узлов после циклов их работы на фиксированных режимах.
В качестве рабочего тела использовался воздух. Режимы работы плазмотрона варьировались в диапазонах изменения дуговой мощности 0,5–1,2 МВт, токов 160–400 А, расхода газа70–170 г/с. При использовании различных выходных сопел давление в плазмотроне изменялось от 0,2 до 1,65 МПа. Показано влияние различных параметров режима работы на ресурс плазмотрона. С использованием полученных данных по эрозии электродов и конфузоров проведена оценка их ресурса.

Аналитически и численно исследованы дисперсионные характеристики поверхностных и затухающих волн в структуре «металл–диэлектрик–плазма–диэлектрик–металл» при наличии столкновений. В этой системе при отсутствии поглощения и переходе плотности электронов через удвоенную критическую величину происходит перестройка структуры собственных волн, связанная с появлением поверхностных волн. В поглощающей плазме также происходит перестройка, однако номера перезамыкающихся мод зависят от размеров структуры и соотношения частоты столкновений электронов и частоты поля. Корректный учет данного процесса существенен при аналитическом анализе структуры поля в плазменных реакторах, при конструировании плазменных антенн и решения других задач электродинамики плазмы.

Установлено сходство механизмов коммутации компактных вакуумных искровых разрядников и разрядников с лазерным поджигом при сравнимом уровне плотности потока энергии в узле поджига–ионизация остаточного газа потоком коротковолнового излучения и быстрых электронов из плазмы катодного пятна или лазерной плазмы. Указанный механизм позволяет эффективно уменьшать задержку срабатывания разрядника путем повышения энергии поджига. Проведено экспериментальное исследование преимуществ использования схемы поджига с увеличенной энергией для управления малогабаритными вакуумными искровыми разрядниками. Наблюдается устойчивое снижение времени задержки срабатывания разрядника и повышение уровня стабильности задержки. Наиболее эффективно, с точки зрения минимизации и стабильности времени задержки срабатывания разрядника, вложение энергии в формирование инициирующей плазмы происходит на искровой стадии вспомогательного разряда по поверхности диэлектрика в узле поджига.

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.