Моделирование генерации плазмы и электронного пучка в источниках с плазменным катодом

Нгуен Бао Хынг
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Актуальность работы
В настоящее время находят все большее применение плазменно-пучковые
технологии модификации поверхности материалов и изделий. Для этих целей
разрабатываются генераторы плазмы и электронные источники с плазменным
катодом на основе дугового разряда [1-17].
Эффективная ионная очистка и азотирование поверхности деталей
осуществляется в газоразрядной системе на основе несамостоятельного тлеющего
разряда с полым катодом большой площади [18-22]. В этой системе напряжение
горения разряда порядка сотен вольт, благодаря внешней инжекции электронов
обеспечивается регулировка тока разряда и напряжения его горения независимо
от давления и сорта рабочего газа. Для эффективной плазменной обработки
деталей, расположенных в полом катоде, важным является управление
характеристиками несамостоятельного газового разряда низкого давления.
Электронные источники с плазменным катодом на основе дугового разряда
с сеточной стабилизацией плазменной границы на основе серии «СОЛО» [1-12],
обеспечивают формирование импульсов с длительностью от десятков до сотен
микросекунд, амплитудой тока до сотен ампер при энергии электронов в десятки
кэВ, предельные плотности энергии 100 Дж/см2 за один импульс и плотности тока
(1÷10) A/см2 [4-12]. Влияние эмиссии электронов из плазмы на его потенциал, а
также наличие ионного тока, поступающего из ускоряющего промежутка на
эмиссионный электрод и разрядную систему плазменного катода является
характерной особенностью электронных источников с плазменным катодом и
сеточным эмиссионным электродом. Это может приводить к нарушению работы
плазменного катода в связи с неконтролируемым изменением параметров
генерируемого им электронного пучка и, как следствие, пробою ускоряющего
промежутка [6,12,17]. Поэтому теоретическое исследование потенциала плазмы и
условий пробоя ускоряющего промежутка в электронных источниках с
плазменным катодом и сеточной стабилизацией эмиссионной границы плазмы
представляет интерес.

1. Получено условие горения тлеющего разряда в полом катоде большой
площади в несамостоятельном режиме горения. Теоретически с применением
численного моделирования показано, что в полом катоде управление основными
характеристиками тлеющего разряда (напряжением горения разряда, его током и
концентрацией плазмы) при изменении соотношений площадей анода, катода и
деталей, находящихся под потенциалом катода, осуществляется током
дополнительной инжекции электронов в катодную полость. В несамостоятельном
режиме горения тлеющего разряда при удержании плотности ионного тока
напряжение горения снижается с 980÷600 В до 385÷290 В в аргоновой плазме
(δ = 0,07) и c 770÷650 В до 515÷370 В в азотной плазме (δ = 0,11) при и давлении
р = 0,35÷1 Па, обеспечивая плотности генерируемой плазмы 3 × 1011 см-3 (азот) и
6 × 1011 см-3(аргон). Численным моделированием показано, что активный экран,
окружающий детали, обеспечивая дополнительный нагрев деталей, уменьшает
время нагрева деталей до 1 часа.
2. Теоретически показано, что в электронном источнике с сеточным
плазменным катодом на основе дугового разряда низкого давления взаимосвязь
процессов генерации пучковой плазмы в плазменном аноде, созданным
электронным пучком, и разрядной плазмы в плазменном катоде, определяется
влиянием потока ионов из плазменного анода и ускоряющим напряжением. В
режиме эмиссии электронов происходит смена полярности напряжения между
катодом и эмиссионным электродом, что связано с влиянием ускоряющего
напряжения на потенциал плазмы (относительно эмиссионного электрода) и его
сильной зависимостью от давления газа.
3. Теоретически показано, что в электронном источнике амплитуда и форма
импульса тока пучка определяются импульсом тока разряда, а также процессами в
плазменном аноде. Эти процессы связаны с объемной ионизацией газа
электронами пучка и плазмы, а также с ионно-электронной эмиссией на
поверхности эмиссионного электрода и границы разрядной плазмы,
ответственной за усиление тока эмиссии в ускоряющем промежутке.
4. Теоретически показано, что в электронных источниках с плазменным
катодом на основе дугового разряда с сеточной стабилизацией эмиссионной
границы плазмы в режиме усиления тока эмиссии определяющим фактором
пробоя ускоряющего промежутка является превышение потенциала плазмы выше
критического, при котором происходит пробой слоя плазма – сеточный электрод.
В диапазоне рабочих давлений газа (аргон) (0,035÷0,1 Па) в электронных
источниках с плазменным катодом на основе дугового разряда низкого давления
максимальное значение потенциала плазмы, при котором отсутствует пробой
ускоряющего промежутка, соответствует 270÷170 В.
5. Численно получено, что в многоапертурном плазменном эмиттере при
увеличении сопротивления в цепи анода (до 10 Ом) и относительной площади
маски (до 50 % площади эмиссионной сетки), уменьшающей геометрическую
прозрачность эмиссионной поверхности, увеличивается концентрация разрядной
плазмы (более 30 %) за счет дополнительной ионизации газа отраженными
электронами от стенок разрядной полости области.
6. Теоретически с применением численного моделирования показано, что
основные потери тока пучка в многоапертурном электронном источнике с
плазменным катодом происходят на выпускной фольге за счет отражения и
поглощения электронов (более 12 %); потери на опорной решетке, обусловлены
расширением поперечного сечения элементарных электронных пучков в
ускоряющем промежутке и затеканием плазмы маски при неплотном ее
прилегании к сетке (7 %); потери счет ионного тока менее 1 % (при плотности
тока 0,1 А/см2 и при давлении газа 0,04 Ра, диаметры отверстий маски и решетки
8 и 15 мм, длина ускоряющего промежутка 12 см). При точной юстировке
отверстий в маске эмиссионной структуры и опорной решетке уменьшить потери
тока пучка на опорной решетке выпускного фольгового окна можно за счет
снижения краевых эффектов отверстий маски.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Татьяна М. кандидат наук
    5 (285 отзывов)
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    #Кандидатские #Магистерские
    495 Выполненных работ
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа

    Другие учебные работы по предмету