Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0216U005380, 0111U001941 , Науково-дослідна робота Назва роботи Дослідження фізичних процесів у низькотемпературній плазмі високочастотних та дугових розрядів з магнітними полями в газах і парах металів Назва етапу роботи Керівник роботи Борисенко Анатолій Григорович, Дата реєстрації 22-01-2016 Організація виконавець Інститут ядерних досліджень НАН України Опис етапу В роботі викладені результати експериментальних досліджень фізичних процесів у низькотемпературній плазмі високочастотних та дугових розрядів з магнітними полями в газах і парах металів. В першому розділі приводяться результати по вивченню впливу на загальні характеристики розряду та плазми геліконного джерела з планарною антеною та на розвиток і прояви властивої для такого джерела інтенсивної НЧ нестійкості таких факторів, як форма та розміри збуджувальної планарної антени та довжина розрядної камери джерела. Встановлено, що при скороченні довжини розрядної камери джерела на 20 % картина проявів інтенсивної НЧ нестійкості збагачується збудженням окрім основної моди коливань мод з подвійною та потрійною частотою. Порівняльні дослідження просторових розподілів високочастотного магнітного поля, збуджуваного у геліконній плазмі "планарною" та "петльовою" індукційними антенами приведено в другому розділі. В геліконному розряді з лінійним збудженням встановлено, що при наближенні провідної оброблюваної поверхні до індукційної антени розряд відбувається в нерезонансних умовах. Виявлено та досліджено нестійкість однорідного розподілу концентрації плазми вздовж лінійної антени, що виникає при перевищенні критичних параметрів розряду. Третій розділ присвячено дуговим розрядам. Дуговий розряд в парах Cu при струмах розряду до 20 А дозволяє забезпечити осадження мідних плівок зі швидкістю до 18 мкм/год. З використанням 3-х робочих матеріалів, Ti, Ni, Cu, було показано, що несамостійний дуговий розряд в парах матеріалу анода здатен генерувати безкрапельні та високо іонізовані потоки металевої плазми і забезпечувати швидкості росту осаджуваних металевих плівок, які є близькими до відповідних можливостей джерел плазми на основі вакуумного дугового розряду в парах матеріалу катода. При розряді в парах міді частка іонів в потоці не перевищує 40 %. В дуговому розряді в парах різних металів, енергії іонів виражених в еВ, не перевищують значень падіння напруги на розряді. Для розряду в оберненому циліндричному магнетроні постійного струму в середовищі аргону з домішками кисню показано характер гістерезису вольт-амперної характеристики (ВАХ) розряду та гістерезису інтенсивності ліній емісійних спектрів компонентів плазми від потоку реактивного газу. Спостерігається гістерезис ВАХ та гістерезис інтенсивності ліній емісійних спектрів компонентів плазмового середовища (Ar, O2, розпилених з катоду атомів Ti). Вимірювання емісійних ліній компонентів плазми (Ti, O2, Ar) розряду дозволило встановити зв'язок між потоком кисню, особливими точками на ВАХ розряду в магнетроні з титановим катодом та складом осаджуваної плівки оксиду титану. В четвертому розділі приведені електричні, спектральні, термодинамічні та транспортні характеристики щільної багатокомпонентної плазми імпульсних дугових розрядів. Встановлено фізичні процеси відповідальні за формування структури розрядних каналів та компонентного складу дугової плазми електричних розрядів у газах та рідинах, визначено вплив компонентного складу на електричні, термодинамічні та транспортні характеристики такої плазми. Встановлено, що на перебіг процесів електричних розрядів у рідинах суттєво впливають збурення, які вносяться в канал розрядів при їх утворенні. Найсприятливіші умови для розвитку турбулентного перемішування мають місце на поверхні розрядних каналів в активних фазах протікання у плазмі струму. Виконано розрахунки електричних, термодинамічних та транспортних характеристик щільної багатокомпонентної плазми дугових розрядів. Параметри плазми можна вимірювати за границею серії або в лініях, не підданих ефекту "нереалізації". Визначати концентрацію електронів можна по розширенню Штарка лінії H? при Ne<1019 см-3, а лінії H? при Ne<1018см-3. Вимірювати максимальну по променю спостереження температуру по інтенсивності максимуму випромінювання реабсорбованої лінії H? можна відразу ж після її виділення із суцільного спектру. Пятий розділ присвячений фізичним та технологічним дослідженням високочастотних ємнісних розрядів. Показано, що за допомогою магнітних полів вдається регулювати напруги автозміщення від 0 В до 1000 В. При підвищенні напруги автозміщення між електродами вище -250 В відбувається інтенсивне розпорошення центрального електрода і переосадження атомів металів. На спектрах випромінювання при цьому з'являються лінії, що належать збудженим атомам матеріалів, з яких виготовлений активний електрод. На поверхні кремнію, обробленого при цих умовах, за допомогою рентгенівського аналізу виявлено домішки цих же матеріалів, що свідчить про переосадження розпорошених матеріалів на поверхню оброблюваних зразків. Кількість домішок збільшується зі збільшенням напруги автозміщення. Проведено мас-спектрометричні дослідження складу плазми ВЧ-розрядів в галогеновмісних газах та його впливу на процеси плазмохімічного травлення та нанесення плівок матеріалів різного складу. Одержано та опрацьовано мас-спектри при розрядах в елегазі (SF6), хладоні-14 (CF4), хладоні - 218 (C3 F8 ) та їх сумішами з киснем. При розрядах в хладоні -14 спостерігається атомарний вуглець, який при травленні кремнію вступає в реакцію з ним і утворює карбід кремнію, що в 5 разів зменшує швидкість травлення. При розряді в C3F8 утворюються молекули CF2 , що приводить до утворення фторопластової плівки на поверхні кремнію (CF2)n. Шостий розділ присвячений теореретичним дослідженням. На основі кінетичного підходу досліджено процес трансформації ленгмюрівської хвилі в поперечну електромагнітну хвилю в турбулентній плазмі, яка знаходиться під впливом високочастотного випромінювання на верхньогібридній частоті. Знайдена інтенсивність електромагнітного випромінювання та її залежність від параметрів плазми і поля накачки. Отримані результати дають змогу запропонувати один з можливих механізмів виникнення природної радіації із різних космічних об'єктів. Чисельний експеримент, щодо фокусування сильнострумових, широко апертурних електронних пучків плазмовою лінзою з об'ємним зарядом, показав, що у цьому випадку можливо лише магнітне фокусування, оскільки хмара швидко руйнується, тому необхідно вибрати оптимальне магнітне поле, щоб покращити фокусування і мінімізувати геометричні аберації. Присутність плазмової лінзи дозволяє покращити транспорт електронного пучка, та зменшити його розходження за рахунок додаткового надходження позитивних іонів створених плазмовою лінзою, які компенсують об'ємний заряд пучка. Отримані результати дослідження добре погоджуються з експериментальними даними. Результати досліджень представлялись на міжнародних конференціях з фізики плазми та КТС, з фізики низькотемпературної плазми, з плазмової електроніки та нових методів прискорення, сучасні інформаційні і електронні технології і ін.. та українських конференціях з фізики плазми та КТС. За матеріалами досліджень по темі опубліковано 144 роботи, з них 45 в зарубіжних та вітчизняних реферованих журналах. Опис продукції Розроблений метод дозволяє шляхом використання ВЧ-розряду в магнітному полі керувати процесом плазмохімічного травлення та нанесення плівок матеріалів різного складу в галогенвмісних газах Автори роботи Білодуб Анатолій Макарович Вірко Валерій Федорович Вірко Юрій Валерійович Васильчук Богдан Ярославович Войтенко Леонід Михайлович Гладковький Володимир Володимирович Костін Євген Григорович Літовко Ірина Валентинівна Лашкін Володимир Михайлович Міліція Віктор Михайлович Павленко Віктор Миколайович Панченко Володимир Георгійович Петряков Володимир Олексійович Подзірей Юрій Степанович Полозов Борис Павлович. Порицький Павло Віталійович Рокицький Олександр Анатолійович Старчик Павло Денисович Толстих Михайло Юрійович Федорович Олег Антонович Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити