Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0213U002983, 0108U000251 , Науково-дослідна робота Назва роботи Дослідження фізичних процесів, що визначають фундаментальні властивості пучково-плазмових та газорозрядних систем. Назва етапу роботи Керівник роботи Гончаров Олексій Антонович, Дата реєстрації 20-02-2013 Організація виконавець Інститут фізики НАН України Опис етапу В результаті виконання проекту було досліджено фізичні процеси і з'ясовано їх механізми в широкому класі пучково-плазмових та газорозрядних систем низького та атмосферного тисків. Розроблено модель кінетичних процесів у плазмі розряду низького тиску в сумішах I-He-Xe. Встановлено залежності інтенсивності випромінювання атомарного та молекулярного йоду від загального тиску суміші в розряді та парціальних тисків компонентів суміші. Знайдено залежності виду спектру, інтенсивності та флюенсу УФ випромінювання плазми розряду з порожнистим катодом у кисні, азоті та повітрі з домішками пари води від тривалості горіння розряду, виду робочого газу, його тиску та питомої потужності в розряді. Показано, що ефективність інактивації спор B.subtilis УФ випромінюванням плазми розряду низького тиску з порожнистим катодом в діапазоні довжин хвиль 200 ? 300 нм залежить не тільки від величини флюенсу, але й від форми спектру ультрафіолетового випромінювання. Знайдено, що найбільш ефективним є квазінеперервне УФ випромінювання в діапазоні довжин хвиль 200 ? 240 нм. Знайдено, що найбільш ефективно азотування інструментальних сталей в плазмі жевріючого розряду низького тиску в суміші N2 - Ar відбувається при вмісті аргону близько 25%. Встановлено, що цей ефект пов'язаний з тим, що у цьому випадку концентрація атомарного азоту досягає максимального значення. Встановлено, що додавання до N2 невеликої кількості (1-6%) SF6 призводить до суттєвих змін властивостей плазми розряду низького тиску: 1) збіднення функції розподілу електронів по енергіях (ФРЕЕ) електронами з енергією 0 - 0.1 еВ за рахунок утворення іонів SF6-, SF5-, SF4-, SF3-, F2-, F-, збільшення відносної кількості електронів в області інверсної ділянки ФРЕЕ (2-6 еВ) та підвищення середньої енергії електронів; 2) збільшення величини електричного поля в плазмі та зміни його просторового розподілу; 3) перевищення густиною негативно заряджених іонів густини електронів у кілька разів та зміни просторового розподілу густини плазми. Показано, що функція розподілу електронів по енергіях (ФРЕЕ) плазми негативного світіння розряду низького тиску на аргоні має двотемпературний характер, причому температура основної маси електронів є майже на порядок меншою за температуру електронів у "хвості" ФРЕЕ. Встановлено, що цей ефект пов'язаний з впливом на ФРЕЕ процесів збудження електронних рівнів Ar(2p10 - 2р1) з метастабільних станів аргону Ar(1s5) та Ar(1s3). Експериментально та теоретично встановлено вплив домішок пари води на компонентний склад часток, що генеруються як в плазмі філаментарного бар'єрного розряду на повітрі, так і у віддаленій камері. Показано, що збільшення вологості повітря з 20 до 80% призводить до зростання концентрації радикалів ОН в розрядному проміжку приблизно в 3 рази. Встановлено, що найкраще узгодження розрахунків та експерименту при обох значеннях відносної вологості спостерігається при розрахунковій температурі газу в розряді 425K, яка добре співпадає з експериментально виміряними обертальними температурами молекул азоту та радикалу ОН. Показано, що найбільшу концентрацію в об'ємному бар'єрному розряді атмосферного тиску в аргоні мають частки Ar2+, Ar2*(1 u+) та Ar*(1s5), причому концентрація Ar2+ майже на два порядки перевищує концентрацію електронейтральних часток. Експериментально та теоретично встановлено залежності величини потоку іонів Ar2+ з плазми розряду від його потужності та швидкості продування аргону. Чисельним моделюванням встановлено особливості генерації вільного водню в прямому та типу "торнадо" жевріючих розрядах в суміші повітря з парою етанолу та води при різних концентраціях етанолу в розчині та швидкостях продування повітря. Знайдено вклад електролізу в генерацію молекулярного водню при різних параметрах систем. Розроблено експериментальний пристрій на основі оригінального трьохелектродного плаского ємнісного високочастотного (13,56 МГц) розряду у аргоні атмосферного тиску для плазмової модифікації поверхневих властивостей матеріалів та проведено попередні дослідження. Вперше встановлено принципову можливість одержувати два типи орієнтації рідких кристалів на обробленій поліімідній поверхні - вздовж та впоперек напряму обробки підкладок за допомогою розрядів атмосферного тиску. Було розраховано та виготовлено декілька макетів джерел іонів для хмари просторового заряду плазмової лінзи з розділенням зон генерації та накопичення заряду і утриманням електронів магнітним полем у зоні генерації заряду. Це джерела з різною конфігурацією катодів та магнітного поля в об'ємі накопичення заряду, що впливає на умови та ефективність фокусування пучків негативних часток. За час виконання проекту визначено статичні характеристики запропонованих макетів плазмової лінзи з динамічною хмарою просторового заряду з позитивних іонів. Зокрема, було показано вплив розсіяного магнітного поля джерела іонів на формування хмари просторового заряду. Було досліджено ефективність формування електричного поля лінзи в залежності від тиску резидентного газу в системі, максимального потенціалу аноду джерела та геометрії магнітного поля. Показано можливість створення радіального електричного поля у запропонованій лінзі з величиною, що є достатньою задля фокусування пучків заряджених часток з від'ємним знаком заряду, та позбавленого помітних сферичних аберацій. Побудовано фізичну, математичну та чисельну модель процесів у об'ємі запропонованої плазмової лінзи з урахуванням існування в лінзі магнітного поля та варіації енергії іонів, що генеруються у розряді. Модель враховує постійну генерацію та втрати іонів хмари та проходження пучка, що ми його фокусуємо. Розрахунки за допомогою розробленої моделі дозволяють глибше зрозуміти процеси у досліджуваному плазмодинамічному середовищі та перейти до оптимізації запропонованого пристрою. Результати модельного експерименту добре узгоджуються з отриманими на експериментальних стендах. Оптимізовано параметри джерела негативних іонів, що дозволило радикально зменшити шумову складову струму отриманого іонного пучка. Показано, що при створенні допоміжним електронним пучком густої супутньої плазми вдається суттєво понизити амплітуду нестійких коливань потенціалу в пучку. Опис продукції Встановлено особливості кінетичних та плазмово-хімічних процесів в плазмі розрядів низького та атмосферного тисків в інертних та молекулярних газах, розроблено моделі розрахунків таких процесів в плазмі розрядів. Запропоновано новий оригінальний підхід до створення плазмооптичної системи керування інтенсивними пучками від'ємно заряджених часток, електронів та негативних іонів. Експериментально та теоретично продемонстровано розроблену систему на прикладі фокусування сильнострумового широкоапертурного пучка електронів з енергією до 20 кеВ. Автори роботи Баженов Володимир Юрійович Гончаров Олексій Антонович Горецький Віктор Петрович Губарєв Сергій Миколайович Добровольський Андрій Миколайович Дунець Сергій Петрович Калюжна Ганна Геннадіївна Літовко Ірина Валентинівна Мацевич Станіслав Володимирович Піун Віктор Михайлович Погуляй Сергій Сергійович Проценко Іван Макарович Рябцев Андрій Володимирович Стеценко Борис Володимирович Ткаченко Людмила Миколаївна Хомич Володимир Олексійович Ціолко В'ячеслав Володимирович Щедрін Анатолій Іванович Щуренко Анатолія Іванівна Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити