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!

    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Екатерина С. кандидат наук, доцент
    4.6 (522 отзыва)
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    #Кандидатские #Магистерские
    1077 Выполненных работ
    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
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 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

    Другие учебные работы по предмету