Главная Коллекция "Revolution" Физика и энергетика Стаціонарний дуговий розряд низького тиску у системах плазмової обробки поверхонь

Стаціонарний дуговий розряд низького тиску у системах плазмової обробки поверхонь

Дослідження краплинної фази ерозії катода для різних катодних матеріалів у високому вакуумі та при наявності газу в розрядному проміжку. Вивчення нових можливостей стаціонарного вакуумного дугового розряду в процесах плазмової обробки поверхонь.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	автореферат
Язык	украинский
Дата добавления	22.06.2014
Размер файла	112,2 K

посмотреть текст работы

скачать работу можно здесь

полная информация о работе

весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ім. В.Н. КАРАЗІНА

01.04.08 - Фізика плазми

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора фізико-математичних наук

Стаціонарний дуговий розряд низького тиску у системах плазмової обробки поверхонь

Хороших Володимир Максимович

Харків - 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Національному науковому центрі "Харківський фізико-технічний інститут", м. Харків.

Офіційні опоненти: член-кореспондент НАН України, доктор фізико-математичних наук, Солошенко Ігор Олександрович, Інститут фізики НАН України, заступник директора;

доктор фізико-математичних наук, професор, Коваль Адольф Григорович, Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, завідуючий проблемної лабораторії іонних процесів.

доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник, Войценя Володимир Сергійович, Інститут фізики плазми Національного наукового центру "Харківський фізико-технічний інститут", начальник лабораторії.

Провідна установа: Науковий фізико-технологічний центр Міносвіти і науки та НАН України, м. Харків.

Захист відбудеться 05.04.2002 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.12 в Харківському національному університеті ім. В.Н. Каразіна за адресою: 61108, м. Харків, пр. Курчатова 31, читальний зал бібліотеки № 5.

З дисертацією можна ознайомитись у Центральній науковій бібліотеці Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна за адресою: 61077, м. Харків, майдан Свободи, 4.

Автореферат розіслане 02.03.2002 р.

Вчений секретар

Спеціалізованої вченої ради Письменецький С.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. З середини 70-х років у технології зміцнення інструментів і в машинобудуванні широко використовуються захисні покриття, осаджені конденсацією речовини з плазмового потоку, що генерується дугою низького тиску (вакуумною дугою), в умовах іонного бомбардування конденсату (спосіб "КІБ"). Зазначений спосіб було розроблено у Національному Науковому Центрі "Харківський фізико-технічний інститут" і надалі одержав широке визнання в усіх індустріальне розвинутих країнах світу. Його переваги обумовлені ефектом генерування дугою низького тиску інтенсивних потоків металевої плазми, що рухається з високою (106 см/с) швидкістю в напрямку від катода до анода. Спосіб дозволяє провадити обробку поверхонь високоенергетичними іонами, що екстрагуються із плазми шляхом подачі на виріб високого (1...3 кВ) негативного потенціалу, який забезпечує ефективне очищення поверхні від забруднень і обумовлює високі адгезіонни властивості покриттів, осаджуванні на очищену таким чином поверхню.

Введення в робочий об'єм хімічно активних газів дозволяє здобувати покриття з таких сполук як карбіди, оксиди і т.п., що мають широкий спектр корисних фізико-механічних властивостей. Висока швидкість хімічних реакцій, що протікають при цьому, обумовлена наявністю в зоні конденсації іонізованих часток металу, а також атомів і молекул газу, активованих у процесі взаємодії з іонами й електронами плазми. Характер взаємодії плазмових потоків із поверхнею і ступінь активації газу в технологічному об'ємі визначається параметрами плазми в установці для одержання покриттів. У цьому зв'язку є очевидним, що прогнозування властивостей конденсатів і, в кінцевому результаті розробка надійно відтворюваних технологічних процесів плазмового оброблення поверхонь, вимагає вивчення явищ, що визначають генерацію й динаміку потоків часток у дуговому розряді низького тиску.

Основний обсяг експериментальних результатів для вакуумної дуги катодного типу що були відомі на початок досліджень, пов'язаних з дисертацією, було отримано при вивченні імпульсних або квазістаціонарних розрядів тривалістю від наносекунд до кількох секунд, що горять у розрядних проміжках довжиною не більш декількох міліметрів.

Що ж до технологічних вакуумно-дугових установок для осадження покриттів, то в них у більшості випадків використовується стаціонарний дуговий розряд, що горить у міжелектродному проміжку великої довжини (10...50 см) і часто в присутності хімічно активного або інертного газів. Настільки істотні відмінності умов горіння дуги утрудняють використання опублікованих даних для інтерпретації результатів, отриманих при вивченні процесів у вакуумно-плазмових установках. З іншого боку, стаціонарний режим роботи таких установок дозволяє за допомогою простих експериментальних методик уточнити ряд даних, необхідних для розуміння фізичної природи вакуумної дуги, таких як дані про флуктуації параметрів плазми, про структуру плазмових потоків і т. п. Все це вказує на важливість і актуальність досліджень дугового розряду у вакуумно-плазмових системах для осадження покриттів. Актуальність розвитку методів поверхневої модифікації властивостей виробів особливо велика для України, що зазнає гострого дефіциту легуючих матеріалів (вольфраму, молібдену, хрому, ванадію, гафнію та. ін.)

Раніше виконані роботи з вивчення дуги в технологічних плазмових установках були присвячені наступним питанням:

вимірювання витрати маси катодного матеріалу; дослідження плазми в різних умовах горіння розряду;

дослідження стана газу, що подається в об'єм вакуумної камери;

вивчення розподілу сумарного потоку маси катодного матеріалу в просторі вакуумної камери;

вивчення динаміки плазмових потоків у магнітному полі;

Однак, при вимірюванні швидкості витрати маси катодного матеріалу не оцінювався вплив параметрів розряду і наявність газу в міжелектродному проміжку на характер прикатодних процесів. Дослідження параметрів плазми і стану газу велося без урахування впливу умов на поверхні катода. При вивченні просторових розподілів потоків маси катодного матеріалу не аналізувалися окремо різні групи часток (іони, краплі, нейтральні атоми), що генеруються катодною плямою дуги, і не оцінювався взаємний вплив різних груп часток. Вивчення динаміки плазмових потоків у магнітному полі і стану газу в об'ємі проваджувались без урахування можливих відмінностей просторових розподілів іонів різної кратності заряду у вихідному плазмовому потоці. Розрахунки систем формування плазмових потоків провадили на основі простих моделей, що не дають уявлення про реальні процеси в розглянутих експериментальних умовах. Крім того, не проваджувався аналіз впливу нестійкостей плазми на динаміку плазмових потоків і явища в приелектродних областях розряду.

І, нарешті, незважаючи на визнаний внесок фахівців України і, зокрема ННЦ ХФТІ, у розвиток методу одержання покриттів конденсацією потоків плазми вакуумної дуги, у даний час відсутні комплексні роботи, що узагальнюють найбільш важливі результати по даній проблемі за останнє десятирічч.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася відповідно до цільової науково-технічної програми "Атомна наука і техніка в ННЦ ХФТІ в 1992-2000 р." (Постанова Кабінету Міністрів України № 558 від 20.07.93 р.), програмою "Наука-2000" Мінмашпрому України (1995 р.), а також держбюджетною темою 02/13Б - 1996 "Дослідження впливу інтенсивного опромінення низько - і середньоенергетичними іонами, що витягаються з газової і металевої плазми, на структуру, властивості, службові характеристики поверхні конструкційних, інструментальних і матеріалів , що діляться , для атомної енергетики" (Постанова Кабінету Міністрів України № 384-Р від 27.06.95).

Мета і задачі досліджень. Основною метою дисертаційної роботи є виявлення нових фізичних закономірностей і підвищення ефективності процесів генерації і формування потоків плазми стаціонарного дугового розряду низького тиску в системах для плазмового оброблення поверхонь.

Досягнення поставленої цілі припускає проведення наступних основних етапів роботи:

1. Дослідження характеру ерозії катода і вимірювання витрати маси катодного матеріалу в широкому діапазоні параметрів дугового розряду у високому вакуумі і при наявності газу в об'ємі вакуумної камери;

2. Дослідження краплинної фази ерозії катода для різних катодних матеріалів у високому вакуумі і при наявності газу в розрядному проміжку;

3. Дослідження плазмових потоків що генеруються дугою у високому вакуумі при контролі умов на поверхні катода;

4. Дослідження впливу різних газів на параметри плазми при контролі умов на катоді і з урахуванням просторової залежності складу плазми; дуговий розряд вакуум плазмовий

5. Дослідження ролі нестійкостей у процесі прискорення плазмових потоків і в анодних явищах у дуговому розряді;

6. Вивчення динаміки плазмових потоків в аксіальному і криволінійному магнітному полі, що забезпечує замагнічування електронного компонента плазми;

7. Вивчення нових можливостей стаціонарного вакуумного дугового розряду в процесах плазмової обробки поверхонь.

Об'єкт дослідження - стаціонарний дуговий розряд низького тиску.

Предмет дослідження - явища, що визначають процеси генерації і формування потоків часток у стаціонарному дуговому розряді низького тиску.

Методи дослідження. При проведенні експериментальних досліджень використовувався ряд оригінальних та традиційних апробованих методик, що дозволило здобути результати дисертації. За допомогою електричних зондів різного типу досліджувалися розподіли щільності іонного струму і концентрації плазми, здійснювались вимірювання енергії іонів і аналізувалися функції розподілу іонів по енергіях, вимірювався потенціал плазми. Мас-спектрометричним методом здійснювався аналіз зарядового і масового складу іонного компонента плазми. Аналіз фазового складу одержуваних плазмових конденсатів проводився на рентгенівському дифрактомері. Мікротопографія поверхні покриттів і катодів вивчалася з використанням оптичних та електронних мікроскопів. Визначення кількості азоту в конденсатах здійснювалось за допомогою ядерних методик. Аналіз сполук на поверхні катода проводився методом рентгенівської фотоелектронної спектроскопії. Точки на графіках, наведених у дисертації відповідають значенням, усередненим по 5...10 вимірюванням. У зв'язку з цим відносна помилка вимірювань, проведених у процесі виконання цієї роботи, складає 10...20 %.

Наукова новизна здобутих результатів.

1. Вперше встановлено, що наявність газу в розрядному проміжку стаціонарної дуги низького тиску в діапазоні 10-3...10 Па впливає на швидкість і характер ерозії катода. Вплив особливо істотний у випадку хімічно активної пари метал-газ. При цьому подаваний утворюються хімічні сполуки газу з матеріалом катода.

2. Вперше виявлений вплив хімічно активного газу на вміст крапель у потоці часток, що генеруються катодною плямою вакуумної дуги. Встановлено, що зменшення кількості краплинної фази пов'язано з утворенням тугоплавких сполук на поверхні катода.

3. Вперше встановлено, що кутове розходження потоків іонів різної кратності заряду у вакуумній дузі збільшується з його зростанням, унаслідок чого склад плазми залежить від кутової координати і відстані від площини катода. Енергія іонів також залежить від кутової координати і зменшується в зоні малих кутів до площини катода. Параметри плазми в цій зоні розряду в істотній мірі визначаються взаємодією іонів із краплинною фазою ерозії катода.

4. Вперше, мас-спектрометричним методом, виявлені іони газу в радіальних і осьових потоках плазми.

5. Вперше експериментально показано, що кількість іонів газу в плазмі дуги низького тиску, що горить у магнітному полі, яке задовольняє умові замагнічування електронного компонента плазми, зростає із збільшенням його напруженості.

6. Вперше проведено аналіз впливу структури плазмового потоку на його динаміку у аксіальному магнітному полі.

7. На основі отриманих нових експериментальних даних уперше запропоновані способи оброблення поверхонь із використанням радіальних плазмових потоків, а також в умовах переходу дуги в режим із позитивним анодним падінням потенціалу.

8. Удосконалено газодинамічну модель прискорення плазми у вакуумній дузі. Показано, що ефективне прискорення іонів може бути пов'язане з розвитком у плазмі нестійкості бунеманівського типу.

9. На основі аналізу розвитку іонно-звукової нестійкості в присутності газу в розрядному проміжку удосконалено модель переходу дугового розряду в режим із позитивним анодним падінням.

10. На основі аналізу динаміки потоку з реальною функцією розподілу часток по швидкостях і експериментально обмірюваним складом плазми, удосконалено модель руху плазми вакуумної дуги в криволінійному магнітному полі.

Практичне значення отриманих результатів. Результати проведених фізичних досліджень уже в даний час знайшли широке практичне застосування в установках типу "Булат", що випускаються в Україні Київським верстатобудівним об'єднанням їм Косіора, а також Талліннським заводом "Двигун" (Естонія). Свідченням визнання заслуг дисертанта в цій галузі є присудження в 1986 році авторському колективу з його участю Премії Ради міністрів СРСР за роботи в цьому напрямку.

Крім того, результати роботи можуть бути застосовані й у подальших дослідженнях по наступних питаннях:

при розвитку уявлень про механізм генерації плазми в катодній плямі вакуумної дуги з використанням даних про кутові розподіли іонів різної кратності заряду;

при розвитку уявлень про механізм прискорення іонів у вакуумній дузі з використанням даних про бунеманівську нестійкість і енергетичні спектри іонів;

у розробці фізичної моделі дуги в режимі з позитивним анодним падінням з використанням даних про іонно-звукову нестійкість і електричні поля в плазмі;

при розробці електродугових джерел плазми з застосуванням даних про вплив теплового режиму катода на характеристики плазми і питому ерозію катода;

у компонуванні вузлів вакуумно-плазмових установок із застосуванням даних про кутові розподіли часток (іонів і крапель);

в оптимізації технологічних процесів нанесення покриттів із використанням даних про залежність кількості крапель від тиску газу і даних про вплив геометрії катода на ефективність генерації атомарного азоту в розряді;

у розробленні нових технологічних процесів обробки поверхонь із використанням нових експериментальних даних про параметри плазмових потоків.

Особистий внесок автора. Дисертаційна робота являє собою узагальнення результатів досліджень, основний об'єм яких виконаний особисто автором або при його визначальній участі.

Роботи [2, 8, 20] виконані без співавторів.

У циклах робіт [5...7, 9, 13...15] автору належить ідея постановки досліджень ерозії катода і потоків макрочасток для стаціонарного вакуумного-дугового розряду. Проведено планування експериментів, аналіз і інтерпретацію отриманих результатів.

У роботах [16, 18] автор є ініціатором проведення досліджень просторових розподілів параметрів плазми вакуумної дуги; автором проведене планування експериментів, а також аналіз і інтерпретація результатів вимірів.

У роботах [19, 21] автору належить ініціатива постановки досліджень нестійкостей у плазмі вакуумної дуги, виконана експериментальна частина досліджень, проведене порівняння розрахунків з експериментом.

У роботах [10, 12] автору належить ідея постановки плазмових вимірів разом із визначенням властивостей покриттів, проведені аналіз і інтерпретація експериментальних даних.

У роботі [22] автором виконана експериментальна частина роботи, проведене порівняння результатів розрахунків з експериментом.

У роботах [11, 17] автором проведена частина експериментів, запропоновані основні підходи в інтерпретації результатів. У роботах [3, 24...26] автором проведена частина експериментів, проведені аналіз і інтерпретація отриманих даних.

У роботі [1] автором написаний розділ, присвячений джерелам плазми й установкам для одержання покриттів.

У роботах [4, 32] автором проведене опрацювання схемних рішень пристрою, що підпалює дугу.

У авторському посвідченні [29] автору належить ідея способу комплексного оброблення матеріалів у радіальних потоках плазми, визначені основні параметри процесу. У авторському посвідченні [33] автору належить ідея корекції магнітного поля в джерелі плазми за допомогою системи феромагнітних концентраторів, проведене опрацювання геометрії концентраторів.

У авторських посвідченнях [27, 28] автором проведені експерименти по оптимізації конструкції запропонованих пристроїв. У авторських посвідченнях [30, 31] автором визначений діапазон ряду параметрів процесу нанесення покриттів у режимі з позитивним падінням потенціалу

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень, що увійшли до складу дисертації, доповідалися й обговорювалися на: 19-й Міжнародній конференції по явищах у іонізованих газах, Мінськ, 1981; 6-й Всесоюзній конференції з фізики низько - температурної плазми, Ленінград, 1983; 4-й науково- технічній конференції "Вакуумні покриття-87", Юрмала 1987 р.; Всесоюзній конференції "Нові технології і робототехнічні комплекси при виробництві авіатехніки," Харків,1990 р.; 1-му та 2-му Всесоюзному симпозіумах "Сучасне електротермічне устаткування для поверхневого зміцнення деталей машин", Саратов 1988 та 1990 рр.; 17-му (1996 р., Беркли, США), 18-му (1998 р., Эйндховен, Нідерланди) і 19-му (2000 р., Ксиань, Китай) Міжнародних симпозіумах "Розряди й електрична ізоляція у вакуумі"; Міжнародній конференції "Тенденції застосування тонких плівок -98", Регенсбург, Німеччина, 1998 р.; Третьому міжнародному симпозіумі "Вакуумні технології й устаткування", Харків, 1999, 2000; Міжнародній конференції з фізики радіаційних ушкоджень і радіаційного матеріалознавства (Україна, Алушта, 2000 р.).

Публікації. Основні результати досліджень, включених у дисертацію, опубліковані в одному навчальному посібнику, 25 статтях, і 7 авторських посвідченнях.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, восьми глав, основних висновків і списку використаних джерел. Вона містить 313 сторінок основного тексту, включаючи 99 рисунків, 17 таблиць і список використаних джерел із 287 найменувань на 28 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі викладено сутність і актуальність теми, розглянуто стан проблеми, сформульовані мета і завдання роботи, визначено зв'язок роботі з науковими програмами і темами. Підкреслено новизну отриманих результатів і їх наукове і практичне значення, відображено особистий внесок здобувача в опублікованій разом із співавторами науковій праці, подано апробацію результатів дисертації, вказано структуру й обсяг дисертаційної роботи.

Перший розділ є оглядовим. У ньому аналізуються уявлення про дуговий розряд низького тиску (вакуумну дугу), що склалися на початок робіт із теми дисертації. Розглядаються питання, пов'язані з генерацією різних груп нейтральних і заряджених часток і з загальною ерозією катодного матеріалу, явища на аноді дуги, а також методи формування потоків плазми важких елементів (металів). Відзначається, що, незважаючи на очевидний прогрес у дослідженні вакуумної дуги, кількість даних про стаціонарну форму розряду на твердих металевих катодах дуже обмежена. Невирішеними є питання, пов'язані з механізмом прискорення іонів у напрямку від катода до анода до енергій (у електрон-вольтах), що перевищують розмір катодного падіння потенціалу. Не проведено аналіз ролі плазмових нестійкостей у процесах формування потоків часток. Відсутня єдине уявлення про механізм і причини переходу дуги в режим із позитивним анодним падінням потенціалу. Параметри електромагнітних систем управління потоками плазми вакуумної дуги далекі від гранично можливих. Використовувані в даний час системи очищення плазми від макрочасток характеризуються громіздкістю і високою вартістю, не завжди виправданих при практичному застосуванні таких систем.

В другому розділі описані експериментальне устаткування і методи досліджень, яки використовувались при вивченні стаціонарного дугового розряду низького тиску.

Для генерації потоків часток використовували джерела плазми двох типів:

джерело плазми з магнітним утриманням катодної плями;

джерело плазми з автостабілізацією катодної плями.

У джерелах плазми використана безконтактна система підпалювання дуги, що відрізняється підвищеною надійністю ініціювання розряду. Надійність запалювання дуги досягається за рахунок застосування підпалюючого імпульсу складної форми. Формування такого імпульсу здійснюється високовольтним генератором з автотрансформаторним виходом

У джерелі плазми з магнітним утриманням катодної плями прийняті заходи для підвищення стабільності горіння дуги, що полягають у застосуванні феромагнітних уставок, які забезпечують корекцію магнітного поля на робочій поверхні катода.

Для вивчення параметрів плазми використовувались зондові і мас-спектрометричні методики.

За допомогою електричних зондів різного типу досліджувалися розподіли густини іонного струму і концентрації плазми, здійснювались виміри енергії іонів і аналізувалися функції розподілу іонів по енергіях, вимірювався потенціал плазми. Мас-спектрометричним методом здійснювався аналіз зарядового і масового складу іонного компонента плазми.

Аналіз фазового складу одержуваних плазмових конденсатів проводився на рентгенівському дифрактомері ДРОН-3,0 у відфільтрованому мідному випромінюванні. Товщина покриттів визначалася за допомогою інтерферометра МИИ-4 по методу "тіньових ножів". Швидкість конденсації покриття розраховувалася по товщині покриття і часу його осадження. Мікротвердість покриття вимірювалася на приладі ПМТ-3 індентором Виккерса при навантаженні 100 Г. Мікротопографія поверхні покриттів і катодів вивчалася з використанням металографічного мікроскопа ММР-2Р, растрового електронного мікроскопа РЭМ-200 і просвічувального електронного мікроскопа ЭМВ-100Л методом вуглець-платинових реплік. Визначення концентрації азоту в конденсатах робилося з використанням ядерної реакції . Аналіз сполук на поверхні катода провадився методом рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (РЕС).

Розділ 3 присвячений експериментальному вивченню характеру ерозії катода і вимірюванням витрати маси катодного матеріалу. Як катодні матеріали використовували алюміній, мідь, молібден, цирконій, титан, ніобій і графіт. Швидкість ерозії катода (коефіцієнт електропереносу) чп вимірювалася ваговим методом по втраті маси катодного матеріалу Д m за час t на одиницю струму дуги Iд:

. (1)

Отримані значення коефіцієнтів електропереносу відрізняються від даних вимірювань, проведених для імпульсних та квазістаціонарних дуг. Експериментальні дані, отримані для дуги з титановим катодом, указують на те, що ці відмінності пов'язані з впливом інтегральної температури на швидкість і характер ерозії катодного матеріалу. Так, характерним для катода з робочою температурою ? 800 К є істотно більші, ніж для холодних катодів (Тк ? 390 К), розміри слідів катодної плями дуги; з'являються оплавлені кратери розміром до 1 мм. На поперечному шліфі спостерігається приповерхнева зона впливу катодної плями глибиною ? 20 мкм (при Тк ? 390 К зона впливу катодної плями при збільшенні ? 200 не виявляється). При Тк ? 800 К відбувається рекристалізаційне відпалення матеріалу катода, що виявляється в різкому збільшенні розмірів зерен; по літературним даним рекристалізаційне відпалення титана починається при 770... 820 К. Швидкість ерозії підвищується від 39 мкГ/К при Тк ? 390 К до 76 мкГ/К при Тк ? 800 К. Збільшення коефіцієнта електропереносу відбувається за рахунок розбризкування крапель рідкого металу з зони розплаву матеріалу катода поблизу плям дуги.

Залежності коефіцієнтів електропереносу для міді і титана від тиску газу, отримані для дуги, що горить у джерелі плазми з автостабілізацією катодної плями при наявності азоту або аргону в об'ємі вакуумної камери, подані на рис. 1.

Величина чп зменшується з ростом тиску p для обох металів. Однак, для міді відсутні відмінності в характері зміни чп при напуску в об'їм азоту або аргону, у той час, як для титана відмінності кривих чп (р) для азоту й аргону дуже істотні: наявність азоту веде до більш значного зменшення чп з ростом р і цей ефект виявляється при більш низькому тиску. Характер ерозії титанового катода з ростом тиску азоту також змінюється: поверхня катода стає більш гладкою, середній розмір неоднорідностей поверхні зменшується.

Можливі наступні причини зменшення швидкості ерозії катода дуги при рості тиску газу в розрядному проміжку:

зміна структури і характеру руху катодної плями;

повернення часток на катод за рахунок зіткнень з атомами або молекулами газу;

утворення на поверхні катода сполучень, стійких до впливу катодної плями.

Дослідження динаміки катодних плям у присутність газу й оцінки розміру зворотних потоків часток на катод указують на незначний внесок цих процесів на зміну чп у розглянутих експериментальних умовах. Поява на поверхні сполучень, стійких до впливу катодної плями, може бути основною причиною, що визначає характер кривої ч (?) для системи титан-азот. По літературним даним нітрид титана має підвищену дугостійкість, що може привести до зменшення швидкості ерозії катода при виникненні цього сполучення на поверхні катода. Для перевірки припущення про можливість утворення нітридів у даних умовах методом рентгенівської електронної спектроскопії проваджувався елементний аналіз поверхні титанових катодів, що зазнали впливу дуги, яка горить у наявності або у відсутності азоту в розрядному проміжку. У випадку, якщо азот спеціально не подається в об'їм розряду, інтенсивність його лінії знаходиться на рівні ліній більшості домішок, що потрапляють на поверхню катода при впливі дуги на конструкційні елементи вакуумної системи. Однак при тиску азоту в системі p = 10-2 Па в спектрі фотоелектронів реєструється інтенсивна лінія N1S з енергією зв'язку 412 еВ. Отриманий результат свідчить про можливість зв'язування азоту в хімічних сполуках на поверхні катода в умовах подачі газу в об'єм вакуумного-дугового розряду.

Характер впливу хімічно активного газу на швидкість ерозії катода залежить від його температури. З розгляду залежностей чп (р), отриманих для титанового катода в азоті при Тк ? 390 К та Тк ? 800 К, випливає, що при підвищенні Тк зміна ? є істотною вже при тиску азоту р ~ 10-3 Па. Більш різке зменшення чп з ростом р для більш гарячого катода пов'язане з підвищенням ефективності процесу синтезу нітриду титана при додатковому підведенні енергії в зону реакції.

Аналіз співвідношення генерації часток у нейтральній і іонній фазі під час ерозії вказує на те, що зменшення коефіцієнта ерозії катода відбувається за рахунок зниження генерації нейтральних часток (атомів і крапель катодного матеріалу). При цьому в усім досліджуваному діапазоні тисків газу відбувається також зменшення катодного падіння потенціалу.

Характер впливу розрядного струму на швидкість ерозії катода залежить від наявності газу в об'ємі. У високому вакуумі з ростом струму дуги спостерігається монотонне збільшення значення чп, у той час як для дуги з титановим катодом, що горить у наявності азоту, зі збільшенням струму дуги чп зменшується. Обидва цих явища пов'язані з ростом інтегральної температури катода. Однак, у відсутність газу зростання температури веде до збільшення зони розплаву у зоні катодних плям і збільшенню коефіцієнта ерозії, а у наявності азоту зростання температури інтенсифікує процес синтезу нітриду титана на поверхні катода, що обумовлює зниження величини чп.

Наявність магнітних полів, що забезпечують стабілізацію катодної плями на робочій поверхні катода, приводить до незначного зменшення швидкості ерозії катода. Помітне зменшення ерозії катода спостерігається у полях пробкової конфігурації за рахунок відбиття іонів у напрямку робочої поверхні катода подовжньою компонентою електричного поля.

У четвертому розділі містяться результати вивчення краплинної фази ерозії катода.

Мікроскопічне вивчення поверхні конденсатів показало, що максимальний діаметр крапель залежить від матеріалу катода і тиску газу. Для титана він складає 40 мкм у відсутності азоту і 30 мкм при тиску газу ~ 1 Па. У високому вакуумі максимальний діаметр крапель для алюмінію складає 45 мкм, для молібдену 8 мкм. Розподіл крапель по розмірах описується функцією типу:

, (2)

де Д n та Dk - кількість і діаметр крапель відповідно; cк, Щ -постійні, що залежать від тиску газу в об'ємі, кутової координати і матеріалу катода. Нижня межа розміру крапель, створюваних вакуумною дугою при струмі ~ 100 А, знаходиться на рівні 5...20 нм. Тенденція до зростання числа крапель із зменшенням їхнього розміру зберігається для часток розміром, принаймні, у декілька сотень нанометрів.

Основна кількість крапель, що генеруються стаціонарною вакуумною дугою, прямує під малими кутами до його площини як при наявності азоту в об'ємі, так і у високому вакуумі. Помітна кількість крапель виявляється також і в напрямку, перпендикулярному площині катода. Кількість крапель у досліджуваному конденсаті зменшується з ростом тиску газу в системі. Причиною зменшення кількості крапель при наявності азоту в системі може бути утворення шару нітриду титана на поверхні катода. У даному розділі показано, що масоперенесення у краплинній фазі для вакуумної дуги залежить від теплофізичних властивостей катодного матеріалу і зменшується при збільшенні температури його плавлення. Оскільки температура плавлення нітриду титана складає 3223 К, що істотно перевищує температуру плавлення чистого титана (1933 К), утворення шару TiN на поверхні титанового катода приводить до зменшення ерозії катода в краплинній фазі. Прямий експеримент по оцінці впливу нітриду титана на процес генерації крапель у вакуумній дузі провадився при горінні розряду на титановому катоді з покриттям із TiN товщиною ? 6 мкм. Відносна кількість крапель в об'ємі покриття, одержуваного на зразку, розташованому навпроти катода (б = 90 ) на відстані 210 мм від його площини, у вакуумі ~10-3 Па склало ~ 10-4 %. (Для титанового катода в аналогічних умовах відносна кількість крапель у покриттях складає 4,8%).

З підвищенням тиску азоту до ~10-1 Па зменшення кількості крапель, що генеруються плямою дуги, відбувається за рахунок великих часток, що прямують під малими кутами до площини катода. Просторовий розподіл і абсолютна кількість малих крапель при цьому не змінюються. При подальшому збільшенні тиску азоту (по що ~ 1 Па) кількість малих крапель зменшується, але істотно менше, ніж кількість великих часток, і в області кутів 20... 900 до площини катода частка малих крапель у їхній загальній кількості є переважною. Відмінності просторового розподілу великих і дрібних крапель свідчать про можливість внеску декількох механізмів у процес генерації крапель у катодній плямі вакуумної дуги (інтенсивний джоулів нагрів і наступне вибухове випарування металу під впливом автоемісійного струму, що протікає через мікровиступи на поверхні катода, руйнація катодного матеріалу під впливом термічних напруг, видалення металу локальним електричним полем).

Порівняння даних по визначенню відносної кількості заряджених і нейтральних часток у продуктах ерозії катода з вимірюваннями відносного утримання крапель у загальному об'ємі матеріалу, що конденсується, підтверджує раніше отримані висновки про те, що основним компонентом нейтральної фази ерозії катода є краплі.

Сумарний об'єм речовини, що генерується катодною плямою дуги, перевищує об'єм матеріалу, що конденсується, при будь-яких тисках газу в системі, тобто ефективний коефіцієнт конденсації часток менше одиниці. Це пов'язано з розпиленням конденсату потоком іонів, енергія котрих (~100 еВ, з урахуванням багатозарядних іонів), перевищує поріг розпилення. Хімічні сполуки мають більш низькі, в порівнянні з чистими елементами, значення коефіцієнтів розпилення. У зв'язку з цим утворення нітриду титана на поверхні зразка при наявності азоту для дуги з титановим катодом веде до росту коефіцієнта конденсації.

Краплі, що генеруються стаціонарною дугою з титановим катодом, рухаються зі швидкостями vk ~ 1...30 м/с. Найбільш ймовірна швидкість крапель із збільшенням тиску азоту в розрядному проміжку теж збільшується. З підвищенням тиску газу розподіл крапель по швидкостях стає більш розмитим внаслідок підвищення відносної кількості швидких часток. Результати проведених вимірів указують на те, що краплі, які генеруються стаціонарною вакуумною дугою, рухаються з істотно меншими швидкостями, ніж краплі в імпульсних або квазістаціонарних розрядах. Значення vk у таких розрядах досягають, у ряді випадків, сотень метрів на секунду. Отримані в цій роботі значення vk близькі до результатів отриманих для стаціонарної дуги з рідким ртутним катодом. За сучасними уявленнями прямування крапель у вакуумному дуговому розряді обумовлено впливом тиску плазми на шар рідкого металу, розплавленого плямою дуги. При цьому швидкість руху крапель визначається як:

vk = w/3{[(a/z0) 2 + 1] 3/2-(a/z0) 3} (3),

де w - швидкість прямування фронту рідкого металу, що плавиться під впливом плями дуги; z0 - стала глибина шару рідкого металу; a - радіус катодної плями (Hantzsche E. A new model of crater formation by arc spots // Beitrage Plasmaphysik-1977.-Bd. 17, h. 1.-S. 65-74).

Зі збільшенням тривалості горіння дуги інтегральна температура поверхні катода обмежених розмірів підвищується, що при постійному потоці тепла з катодної плями на катод і при малій зміні радіуса плями веде до збільшення глибини шару металу, розплавленого поблизу катодної плями. При порівнянних значеннях розрядного струму глибина розплавленого шару металу на поверхні катода стаціонарної вакуумної дуги істотно вище, а швидкість крапель відповідно до (3), повинна бути значно нижче, ніж в імпульсних або квазістаціонарних розрядах, що добре погоджується з даними експериментів, проведених у цієї роботі. Збільшення швидкості крапель, що спостерігається з підвищенням тиску азоту, пов'язано з утворенням на поверхні катода нітриду титана, який має більш високу, у порівнянні з титаном, температуру плавлення. Це веде до зменшення глибини шару металу z0, розплавленого на катодній поверхні і, отже, до підвищення vk.

При потенціалі зразка Uп = -100... 200 В відбувається зменшення кількості крапель малого (~1 мкм) розміру на його поверхні. Це може бути пов'язане з тим, що деяка кількість крапель у плазмі вакуумної дуги заряджається негативно. Вимірювання потенціалу холодного ізольованого зонда , що не емітує, у наших умовах дають значення ? -12 В. Оцінки показують, що частки титана розміром ~ I мкм, що мають даний потенціал, можуть відштовхуватися металевою поверхнею, яка знаходиться під потенціалом -100 В, якщо їхня швидкість не перевищує 4...10 м/с. Краплі, що рухаються зі швидкостями такого порядку, виявлені експериментально в цій роботі. Краплі розміром ~1 мкм, що виявляються на поверхні зразка при потенціалах аж до значення Uп = -450 В, мають або істотно більші швидкості, або менший негативний заряд у результаті емісії електронів із їхньої розпеченої поверхні. Характерним є те, що зменшення кількості дрібних крапель при негативному потенціалі Uп = -100... -200 В спостерігається в основному в приосьовий зоні розряду. На зразках, розташованих під малими кутами до площини катода, зменшення кількості крапель не спостерігається і при Uп = -600 В. Цей факт у поєднанні з відзначеними вище особливостями кутових розподілів великих і дрібних крапель також свідчить про можливість внеску різних механізмів у процес краплеутворення у вакуумній дузі.

Оцінка впливу крапель на властивості конденсатів, отриманих осадженням потоків часток, що генеруються вакуумною дугою, вказує на те, що збільшення утримання крапель веде до підвищення кількості і росту розмірів поверхневих неоднорідностей. З підвищенням долі краплинної фази в конденсатах відбувається зменшення утримання азоту в покриттях. Це свідчить про те, що краплі рідкого титана практично не реагують з азотом з утворенням твердого сполучення - нітриду титана. Зі збільшенням кількості краплинної фази в покриттях істотно зменшується щільність конденсатів, що обумовлено підвищенням їхньої шпаристості.

П'ятий розділ присвячено вивченню плазми вакуумної дуги в області малих тисків газу у відсутності магнітного поля. Проведено вимірювання зарядового складу плазми на осі розряду для катодів із міді, заліза, хрому, титану, молібдену, алюмінію, графіту і ніобію. Дані по іонному складу для стаціонарної дуги з мідним катодом близькі до опублікованих раніше результатів для квазістаціонарних розрядів. Що ж стосується матеріалів із гіршою теплопровідністю (наприклад, молібдену), то розбіжність результатів істотна. Розбіжність пов'язана з різним часом горіння дуги, що обумовлює відмінність теплових режимів катодів. Вплив інтегральної температури катода на характеристики плазми, що генерується стаціонарною вакуумною дугою, досліджувався для титанового і молібденового катодів. Встановлено, що при підвищенні температури поверхні катода Тк від 390 до 770 К відбувається трансформація енергетичних спектрів іонів: з'являються додаткові максимуми і реєструються групи часток з енергією, що не перевищує кількох електрон-вольт. Середня енергія іонів із збільшенням температури катода знижується. При цьому в потоці одночасно зменшується відносна кількість багатозарядних іонів при відповідному збільшенні долі однозарядних часток. Характерними для катода з робочою температурою 770 К, як відзначається в третьому розділі, є істотно більші, ніж при Тк = 390 К, розміри слідів катодної плями дуги. Т. ч. , при підвищенні температури поверхні катода від 390 до 770 К змінюються як параметри плазми, так і характер ерозії катода.

Зміни характеру ерозії катода, що спостерігаються при збільшенні його температури, знаходять пояснення відповідно до уявлень про існування на катоді вакуумного дугового розряду двох типів катодних плям: плям першого роду , що переміщаються швидко, і викликають мінімальну ерозію, і більш повільних плям другого роду, ерозія в котрих істотно вище. Характер і швидкість руху катодних плям першого роду визначається наявністю на поверхні катода неметалевих включень і плівок сорбірованих газів, що обов'язково присутні при використанні технічних катодних матеріалів у вакуумі ~ 10-4 - 10-3 Па. Очищення поверхні катода веде до локалізації окремих емісійних центрів плями і зменшення швидкості руху плями в цілому, що приводить до підвищення питомої ерозії катода за рахунок додаткових термічних ефектів і до переходу від катодної плями першого роду до катодної плями другого роду. У процесі горіння стаціонарного вакуумного дугового розряду поверхневий шар катодного матеріалу безупинно обновлюється за рахунок ерозії катода під впливом катодної плями дуги, що переміщується хаотично. Наявність на катоді плівок газів визначається співвідношенням між проміжком часу, за який відбувається відновлення поверхневого шару катода, і часом регенерації плівок сорбірованого газу. Основним процесом, що визначає регенерацію плівок на поверхні, є фізична сорбція газу. У цьому разі зі збільшенням температури поверхні катода від 390 до 770 К кількість сорбірованого газу зменшується в 500 разів. Це приводить до зміни типу плями відповідно до розглянутого вище механізму і до підвищення швидкості і зміни характеру ерозії катодного матеріалу. У випадку трансформації катодних плям першого роду в плями другого роду стають істотними термічні ефекти і, зокрема, випарування матеріалу катода. При цьому, на відміну від випадку існування плям першого роду, плазмовий потік, що генерується катодною плямою дуги, прямує через мішень, що примикає до катода, з атомів катодного матеріалу. Зміна параметрів плазмового потоку є наслідком взаємодії плазми з атомами мішені. Зміна енергетичних спектрів іонів пов'язана із прямою і ступінчатою іонізацією атомів титана електронами, а також із перезарядженням іонів різної кратності заряду на нейтральних атомах титана.

З даних про склад плазми випливає, що фізична сутність впливу розрядного струму на параметри плазми зводиться, відповідно до викладеного вище, до зміни характеристик катодної плями, що відбувається при зміні температури катода. При постійній температурі катода залежність складу плазми від струму дугового розряду практично відсутня.

Характерною рисою кутових розподілів густини іонного струму (кривих ji(б)) є істотно велика, у порівнянні з тією наказується законом косинуса, ступінь спрямованості потоку уздовж нормалі до поверхні катода, а також наявність у більшості експериментів іонного струму в зоні нижче площини катода (б < 0). Мас-спектрометричні вимірювання, проведені для титану, міді й алюмінію, вказують на те, що кутові розподіли струмів відрізняються для іонів різної кратності заряду (рис. 3).

Кутові розподіли однозарядних іонів мають істотно більшу неоднорідність, у порівнянні з залежностями ji(б) для двохзарядніх іонів. На рис. 3 не приведені кутові розподіли для трьохзарядних іонів, кількість яких у плазмі досліджуваних металів на осі розряду не перевищує кількох відсотків, а кутові розподіли відрізняються ще більшою однорідністю, чим залежності ji(б) для двохзарядніх іонів. Внаслідок різниці між кутовими розподілами іонів різної кратності заряду у вакуумній дузі спостерігається залежність іонного складу плазми від кутової координати й од відстані до площини катода. На характер залежностей ji(б) впливають геометрія робочої поверхні і температура катода. Енергія іонів і температура електронів також залежать від кутової координати і зменшуються в області малих кутів до площини катода. Істотний вплив на параметри плазми чинить взаємодія іонів із краплинною фазою ерозії катода і наявність електричного поля в плазмі.

У зоні малих тисків газу, коли процесами іонізації нейтральних часток електронами і перезарядженням іонів, що генеруються катодною плямою, на молекулах або атомах газу в об'ємі можна знехтувати, відносний рух електронного й іонного компонентів плазми може привести до виникнення бунеманівської нестійкості. Для появи нестійкості цього типу потрібно виконання умови ve. Тут - швидкість відносного прямування електронного ( ) і іонного ( ) компонентів плазми (струмкова швидкість), ve = (Te/me)1/2 - теплова швидкість електронів (Te, me - температура і маса електрона), коефіцієнт б ? 1 залежить від співвідношення іонної (Ti) і електронної температур. При наявності бунеманівської нестійкості з'являється турбулентна сила тертя між електронами й іонами плазми, що приводить до прискорення іонів у напрямку від катода до анода за рахунок передачі імпульсу від електронів до іонів через коливання в плазмі. У припущенні максвелівських функцій розподілу для іонів і електронів, а також з урахуванням тієї обставини, що всі параметри плазми залежать тільки від радіуса r, (центр сферичної системи координат збігається з центром катодної плями), можна показати, що справедливі наступні співвідношення:

, (4)

, , (5)

, (6)

, , , (7)

де - напруженість електричного поля і потенціал коливань плазми, k - хвильовий вектор коливань, - плазмова електронна частота, e - заряд електрона, - середня густина плазми в катодній плямі дуги, , n - зарядність іона, ц - потенціал точки простору, а - радіус катодної плями.

Значення енергії іонів титану і концентрації часток, обумовленої з вимірювань густини іонного струму ji як при і 1,9. 106 см/с, задовільно описуються співвідношеннями (4)... (7), якщо в останніх покласти а ~ 10-3 см, n0 ~ 1018 см-3, e[ц (r) - ц (a)]? 5 В, Te 1.25 еВ. При цьому наявність широкого розподілу іонів по енергіях, що спостерігається в експериментах, добре погоджується з припущенням про наявність турбулентної сили тертя між електронами й іонами, що не враховується в попередніх роботах по вивченню газодинамічного механізму прискорення іонів у плазмі вакуумної дуги.

У шостому розділі досліджується взаємодія плазмових потоків із газовою мішенню. Встановлено, що на параметри цих потоків помітний вплив можуть справляти: (1) зміни властивостей катодної поверхні (наприклад, внаслідок утворення на ній сполучень матеріалу катода з газом); (2) різний характер деформації кутових розподілів потоків іонів із різною кратністю заряду. Для увігнутих катодів у плазмі реєструються атомарні іони азоту N+, утримання яких залежить від глибини западини (h) на катодній поверхні і зростає зі збільшенням h. Енергія іонів N+ близька до енергії іонів Ti2+. Потік атомарних іонів азоту зростає з наближенням до поверхні катода. Цей факт дозволяє зробити висновок про те, що виявлені іони N+ генеруються на катоді розряду при горінні катодної плями на включеннях нітриду титана, синтезованого при взаємодії матеріалу катода з газом , що надходить у розрядний об'єм. Залежність кількості іонів N+ від геометрії катода пов'язана з тим, що в реакцію синтезу TiN вступає титан, який конденсується на поверхні катода з плазмового потоку, що генерується катодною плямою дуги. Умови осадження потоку титана на катодну поверхню а, отже, і утворення нітридів на цій поверхні, поліпшуються зі збільшенням глибини западини h.

Мас-спектрометричні вимірювання, проведені для плоских катодів в азоті, а для аргону - і для увігнутих катодів, свідчать про відсутність у плазмовому потоці іонів газу, що рухаються уздовж осі системи в напрямку від катода розряду. Однак, при аналізі часток, що рухаються в поперечному щодо осі системи напрямку, іони газу реєструються в усьому досліджуваному діапазоні тисків. Залежність Ii(p) для іонів аргону й азоту має два явно виражених максимуми різної інтенсивності: перший - при p 10-2 Па, і другий, - при p 1 Па. Такий характер залежності Ii(p) для іонів аргону й азоту пов'язаний, мабуть, із тим, що при різних тисках частки газу, що іонізуються, утворюються в результаті взаємодії атомів газу з іонами титану різної кратності заряду. При тиску азоту р ~ 10-2 Па середня енергія іонів N2+ складає 10 еВ, для іонів N+ і Ar+- ? 8 еВ. Ці значення несуттєво відрізняються від енергії іонів титана, що рухаються в поперечному, щодо осі розряду напрямку: для іонів Тi2+ середня енергія, віднесена до кратності заряду частки 13 еВ. Т. ч. процеси перезарядження в розглянутих експериментальних умовах супроводжуються передачею іонам газу значної кінетичної енергії на рівні від одиниць до десятка електрон-вольт.

Характер залежності електронної температури від тиску газу (стрибкоподібне зменшення при деякому граничному тиску) може бути зв'язаний із зривом бунеманівской нестійкості за рахунок розсіювання електронів на нейтральних частках. Дійсно, при наявності зіткнень електронів з атомами або молекулами газу в рівняння, що описує втрати енергії електронів у розрядному проміжку необхідно додати силу тертя електронів об нейтральний газ: , де - частота співударів електронів із частками газу. Якщо врахувати, що в умовах експерименту при струмі дуги 100 А густина плазми в об'ємі невелика, так що виконується умова:

(8)

( - частота электрон-іонних кулонівських зіткнень), то при Te = const струмкова швидкість u визначається співвідношенням:

. (9)

Тут .

Вважаючи тепер, що , де см2 - ефективний переріз розсіювання електронів з еВ на молекулах газу (наприклад, азоту), N0 - густина часток газу, із (9) неважко одержати умову зриву бунеманівскої нестійкості ( , ):

см-3, (10)

де r - у см. Відповідно до (10), нестійкість спочатку зникає в прианодній області розряду (r 50 cm, N0 (1-2) 1015 см-3), а при великих тисках газу зрив нестійкості відбувається у всьому об'ємі плазми (r < 5 см, N0 < (1-2) 1014 см-3).

Оскільки бунеманівська нестійкість є потужним засобом перетворення енергії спрямованого руху електронів у теплову, її зникнення при рості щільності часток газу в об'ємі повинно приводити до зменшення температури електронів у плазмі. Якщо врахувати також, що при N0 < 1014 см-3 втрати енергії електронів на непружні співудари з частками газу ще недостатні для поглинання значної частини енергії, яка виділяється за рахунок роботи електричного поля над струмом, то виміряне зниження Te із збільшенням тиску газу природно пояснити зривом бунеманівскої нестійкості.

Іонізація часток нейтрального газу електронами і перезарядження іонів, що рухають з катодної плями дуги, на атомах або молекулах газу веде до появи іонів газу, концентрацію яких в об'ємі можна оцінити по

, (11)

де і - коефіцієнти швидкості реакцій іонізації і перезарядження відповідно, ф - час життя іона в об'ємі розрядного проміжку. Розрахунки показують, що накопичення іонів газу веде до розвитку нестійкості, що має граничний характер, тобто збуджується при виконанні умови:

Ni > Ni* , (12)

де >0 визначається із співвідношень:

, ,

Аналіз показує, що розхитування коливань починається при досить великих густинах газу:

, (13)

коли бунеманівської нестійкості вже немає у всьому об'ємі розрядного проміжку (розд. 5) і виконується умова ve. При цьому щільність іонів газу стає значною:

. (14)

Розглянута нестійкість відноситься до іонно-звукової. Оцінка частоти коливань плазми, отримана для значень параметрів , см, ve = 5.107 см/с, добре збігається з вимірюваннями. З появою іонно-звукової нестійкості і збільшенням ефективної частоти зіткнень електронів з іонами , сила тертя, що діє на іони газу, повинна скомпенсувати електричну силу . У цьому випадку іони газу залишаться холодними (із температурою порядку температури нейтрального газу) і внаслідок цього будуть швидко накопичуватися в об'ємі розрядного проміжку. У свою чергу, різке збільшення позитивного об'ємного заряду приведе до появи потенційної ями для електронів. На наш погляд, саме цими причинами пояснюється раптова поява немонотонної залежності електричного потенціалу від координати, скорельована з появою коливань, що реєструються зондом. З цим же ефектом можна зв'язати і різке підвищення напруги на розряді, що супроводжується появою позитивного анодного падіння (за даними вимірювань просторового розподілу потенціалу плазми), яке спостерігається при досягненні значень тиску газу, що відповідають появі коливань у плазмі.

...

Страница:

автореферат "Стаціонарний дуговий розряд низького тиску у системах плазмової обробки поверхонь" скачать

Подобные документы

Дослідження температури заселеності рівнів атомарного та молекулярного спектрів в плазмі
Дослідження властивостей електричних розрядів в аерозольному середовищі. Експериментальні вимірювання радіусу краплин аерозолю, струму, напруги. Схема подачі напруги на розрядну камеру та вимірювання параметрів напруги та струму на розрядному проміжку.

курсовая работа [1,9 M], добавлен 26.08.2014
Фізичні основи електроніки
Вивчення закономірностей тліючого розряду, термоелектронної емісії. Дослідження основних властивостей внутрішнього фотоефекту, впливу електричного поля на електропровідність напівпровідників. Експериментальне вивчення ємнісних властивостей p–n переходів.

учебное пособие [452,1 K], добавлен 30.03.2009
Експериментальне визначення струму в пропанокисневих сумішах
Теоретичний аналіз стійкості системи "полум'я та розряд" стосовно малих збурювань, ефективність електричного посилення, плоскі хвилі збурювання. Вивчення впливу електричного розряду на зону горіння вуглеводних палив, розрахунок показника переломлення.

курсовая работа [1,5 M], добавлен 21.11.2010
Інтерференція і поляризація світла
Фізична сутність явища інтерференції світла. Перевірка якості обробки поверхонь. Поняття дифракційної решітки. Поляризація світла. Поляроїд як оптичний прилад у вигляді прозорої плівки. Основна перевага поляроїдів перед поляризаційними призмами.

презентация [346,8 K], добавлен 28.04.2014
Розрахунок і вибір підігрівника низького тиску та випарникової установки
Класифікація теплообмінних апаратів. Теплова схема промислової теплоенергоцентралі з турбінами типа Т. Розрахунок підігрівників живільної води низького тиску та багатоступеневої випарної установки. Вибір оптимального варіанту багатоступеневої системи.

курсовая работа [868,3 K], добавлен 19.03.2014
Витратоміри
Характеристика і властивості природного газу. Витратоміри з тепловими мітками. Аналіз можливостей застосування комп’ютерного моделювання при проектуванні ВПВ з тепловими мітками. Огляд існуючих лічильників природного газу. Метод змінного перепаду тиску.

курсовая работа [1,1 M], добавлен 01.06.2015
Розрахунок газопровідного тракту
Гідравлічний розрахунок газопроводу високого тиску, димового тракту та димової труби. Визначення тиску газу перед пальником. Розрахунок витікання природного газу високого тиску через сопло Лаваля. Розрахунок витікання повітря через щілинне сопло.

курсовая работа [429,8 K], добавлен 05.01.2014
Фізичні основи електроніки
Вивчення основних закономірностей тліючого розряду. Дослідження основних властивостей внутрішнього фотоефекту. Експериментальне вивчення ємнісних властивостей p–n переходів. Дослідження впливу електричного поля на електропровідність напівпровідників.

методичка [389,4 K], добавлен 20.03.2009
Електрохімічна обробка матеріалів
Сутність електрофізичних, електрохімічних, термічних та хіміко-термічних методів обробки конструкційних матеріалів. Математичні моделі процесу електрохімічного травлення голки тунельного мікроскопу. Заточування голки за допомогою явища електролізу.

курсовая работа [516,1 K], добавлен 16.06.2014
Технічна термодинаміка та теплові процеси технології будівельних матеріалів
Сучасні технології теплової обробки матеріалів з використанням досвіду з виготовлення цементу, будівельної кераміки, залізобетону. Теплофізичні характеристики газів, повітря, водяної пари, видів палива, родовищ України, місцевих опорів руху повітря.

реферат [489,2 K], добавлен 23.09.2009
Фазові рівноваги та діаграми стану
Правило фаз. Однокомпонентні системи. Крива тиску насиченої водяної пари. Діаграма для визначення тиску пари різних речовин у залежності від температури. Двохкомпонентні системи. Залежність між тиском і температурою водяної пари та пари різних речовин.

реферат [1,6 M], добавлен 19.09.2008
Термодинаміка потоків рідини і газу
Витікання газу і пари. Залежність витрати, швидкості і питомого об’єму газу при витіканні від відношення тисків. Дроселювання газу при проходженні через діафрагму. Перший закон термодинаміки для потоку. Процес адіабатного витікання ідеального газу.

реферат [315,9 K], добавлен 12.08.2013
Дослідне підтвердження закону Бойля-Маріотта
Дослідження зміни об’єму повної маси газу (стала температура) із зміною тиску, встановлення співвідношення між ними. Визначення модуля пружності гуми. Порівняння молярних теплоємкостей металів. Питома теплоємкість речовини. Молярна теплоємкість речовини.

лабораторная работа [87,2 K], добавлен 21.02.2009
Тиск і сила тиску
Що таке тиск та від чого залежить його значення. Одиниці вимірювання тиску та сили тиску. Напрямок дії сили тиску. Як можна змінити тиск. Що потрібно робити, щоб збільшити або зменшити тиск, створюваний тілом. Розрізнення понять тиску та сили тиску.

презентация [2,0 M], добавлен 16.12.2012
Електричний струм у вакуумі
Фізична характеристика вакууму, електровакуумні прилади. Поняття емісії електронів. Термоелектронна емісія та її застосування. Параметри вакуумного тріоду. Чотириелектродна лампа з двома сітками (тетрод). Електронно-променева трубка та її функціонування.

реферат [180,9 K], добавлен 20.06.2009
Оптичні властивості некристалічних напівпровідникових халькогенідів
Некристалічні напівпровідникові халькогеніди застосовуються в системах реєстрації, збереження й обробки оптичної інформації. При взаємодії світла з ними в них відбуваються фотостимульовані перетворення, які приводять до зміни показника заломлення.

курсовая работа [410,3 K], добавлен 17.12.2008
Основы физики
Вычисление силы тока и мощности на втором сопротивлении. Формулы определения работы выхода электрона из катода вакуумного фотоэлемента. Расчет угла дифракции, под которым образуется максимум наибольшего порядка. Рассмотрение закона смещения Вина.

контрольная работа [23,1 K], добавлен 23.01.2015
Розрахунок гідростатичних і трубопровідних систем
Визначення гідростатичного тиску у різних точках поверхні твердого тіла, що занурене у рідину, яка знаходиться у стані спокою. Побудова епюр тиску рідини на плоску і криволінійну поверхні. Основні рівняння гідродинаміки для розрахунку трубопроводів.

курсовая работа [712,8 K], добавлен 21.01.2012
Властивості рідини і газу
Аналіз особливостей різних розділів фізики на природу газу й рідини. Основні розділи гідроаеромеханіки. Закони механіки суцільного середовища. Закон збереження імпульсу, збереження енергії. Гідростатика - рівновага рідин і газів. Гравітаційне моделювання.

курсовая работа [56,9 K], добавлен 22.11.2010
Електричний струм у вакуумі
Явище термоелектронної емісії – випромінювання електронів твердими та рідкими тілами при їх нагріванні. Робота виходу електронів. Особливості проходження та приклади електричного струму у вакуумі. Властивості електронних пучків та їх застосування.

презентация [321,1 K], добавлен 28.11.2014

Другие документы, подобные "Стаціонарний дуговий розряд низького тиску у системах плазмової обробки поверхонь"

весь список подобных работ

скачать работу можно здесь

сколько стоит заказать работу?

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.