отзыв оппонента Скворцовой (Физические процессы в двухкамерном высокочастотном индуктивном источнике плазмы, помещенном во внешнее магнитное поле)

ОТЗЫВ официального оппонента д.ф.-м.н.. профессора, ведущего научного сотрудника отдела физики плазмы Института Общей Физики им А.М. Прохорова РАН Нины Николаевны Скворцовой 1п1пафф1.8р1.гп., тел. +7 499 135-8039„119991, г.Москва, ул. Вавилова 38. ИОФ РАН), на диссертацию А.К. Петрова «Физические процессы в двухкамерном вьюокочастотном индуктивном истОчнике плазмы, НОмешенном ВО Внешнее магнитнОС поле>>, представленную В диссертационный совет Д 5013)01.66 на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук по специальности 01-04-08 — физика плазмы Инду~~и~ныЙ Вь>сокочаст'Отный 1>азряд, исторически Открытие которого пронзопьчо значительно раньше появления термина «плазма», являешься одним из интереснейших плазменных явлений. Последовательное изучение его свойств приводит к все большей востребованности устройств, Основанных на таких разрядах, для технологических применений.

Наиболее известный пример — злектрореактивные двигатели коррекции орбиты космических аппаратов, принцип действия которых основан на индуктивном высокочастотном (ВЧ) разряде низкого давления. Исследования индукционного ВЧ разряда происходят параллельно с вновь возннкающнми и/или изменяя>щимися тРебованиями ~ла~~~нных технологий, В н~ст~~щее время наб~юдае~ся активный гюнск новых технологий для решения задач материаловедения, связанных с микротехнологиями синтеза, напыления и осаждения веществ. Для таких целей рассматривается применение плазменных реакторов, основанных на индуктивном ВЧ разряде с внешнем магнитным полем, в двухкамерном исполнении 1С отделением технологического объема от газоразрядного, в котором формируется разряд).

Рецензируемая диссертация посвящена фундаментальной и актуальной проблеме, а именно, исследованию физических процессов в двухкамерном высокочастотном индуктивном источнике плазмы низкого давления, помещенном во внешнее магнитное поле. Целью диссертационной работы является: экспериментальное исследование и численное моделирование методом крупных частиц характеристик разряда, созданного в дВухкамерном ВысОкочастОтном индуктнвнОм истОчннке плазмы с Внешним магнитным полем, при кОнт)юлируемых изменениях внешних макропараметТ>ов.

Новизна исследований. В диссертационной работе А.К. Петрова, посвященной исследованию Высокочастотного индукгнвгюго разряда, Можно Отметить следующие впервые полученные результаты. 1. Определено крнзнческое значение однородного магнитного поля, при котором происходит формирование резко очерченного в радиальном направлении плазменного столба, и показана возможность контролируемого 1прн вариацин геометрии силовых линий магнитного поля) изменения его формы.

2. В ходе моделирования 1Р1 О-методом) двухкамерного источника плазмы подтверждено формирование плазменного столба с ростом внешнего магнитного поля, В ходе которого наблюдалось перераспределение плотности плазмы между объемами источника (газоразрядным и технологическим). 3. Измерена паразитная емкость между антенной и металлическим фланцем в области сочленения газоразрядной н технологической камер, 4. Показана возможность увеличения концентрации плазмы в газоразрядной камере при замене материала фланца с металла на диэлектрик, благодаря исключению паразитиого емкостного каната Вложения мощности В разряд. 5.

Изучено формирование волновой структуры, соответствующей рею пансу связаннь|х Гелнконных и косых ленгмюровскнх волн, в нстОчнике плазмы с металлическим разделительным фланцем и определено для этого явления пороговое значение индукции ВнешнеГО маГнитнОГО поля. б. Объяснен механизм аксиального перераспределения плотности плазмы с изменением индукции маГнитнОГО пОля, из-за самОсОГласоВаннОГО изменения аксиального распределения ВЧ полей, связанного с возбуждением волн в плазме, величии квазнстациоиарных скачков потенциала в разряде вблизи металлических элементов конструкции источника плазмы н действия силы Миллера, выталкивающей электроны и ионы из области сильного ВЧ поля.

7. Показана возможность повышения концентрации электронов в технологической камере до максимальных значений и,= 5а! О'О см ' Гпри ВЧ мощносги 4ОО Вт и частоте генератора 4 МГЦ). Таким образом, реализована возможность получения в таком разряде плотной плазмы с минимальными энергозатратами. Достоверность полученных результатов и научньгх положений. Достоверность полученных экспериментальных характеристик ие вызывает сомнения. Экспериментальные результаты получены с привлечением нескольких независимых ко~тактных и бесконтактных диагностических мет~дик и сопос*валены с результатамн других групп исследователей, Достоверность измеренных характеристик подтверждена также сравнением с теоретическими опенками.

Измерения подтверждены результатами численного моделирования параметров разряда, расчетами закономерностей проникновения ВЧ полей н их распределения в объеме источника в зависимости от внешних условий. значимость получениьгх результатов. Полученные А.К, Петрова оригинальные результаты являются новыми и имеют большое научное значение, Результаты диссертации имеют не только академическую важность, но и обладают вь~раженной практической направленностью. Результаты экспериментов позволяют выделить основные внешние макропараметры, влияющие на характеристики плазмы технологических двухкамерных индуктивных ВЧ источников ~~азмы.

Резу~ьтат~ исследований могут бьп'ь пол~~ны при разработке и оптимизации гели конных источников, выступающих в качестве функционального узла ВЧ электрореактивных двигателей и источников ионов. Диссертации состоит нз введении, нити глав орпгннальнего седержаинн п заключении. Объем диссертации — 166 страниц, 95 рисунков, 2 таблиц и списка литературы пз 166 наименований, пз которых 23 с участием автора, Кратко опишем основные положения данных разделов н полученные наиболее существеиньге результатьь Во введении сформулированы цели диссертационной работы и основные полученнью результаты. В первой главе представлена достаточно полная история развития исследований, посвященных индуктивному ВЧ разряду, Описание такого разряда начаты с открьпня такого разряда в конце Х1Х века (И.В. Гитторф, ДжДж.

Томсон) и закончены исследованиями, проводимыми в настоящее время и различных лабораториях мира. Систематизировано более 100 экспериментальных н теоретических работ. Подробно описаны эксперименты Р.Босвелла по изученнкэ геликонного разряда, которые определили направление исследования индуктивн~ло ВЧ разряда, помещенного в магнитное поле, уже во второй половине ХХ века.

Рассмотрена разработанная тогда же общая теория (Е.Л. Гинзбург, А.А, Рухадзе) для описания распространения волн в магнитоактивной плазме, в частности, геликонов. Показано, что в нескольких лабораториях было обнаружено, что в разреженной ннзкотсмпературной плазме индуктивного ВЧ разряда с внешним магнитным полем помимо геликонов возбуждаются медленные волны Травелписа-Голда. Исторический обзор, который заканчивается описанием экспериментов по параметрическому распаду возбуждаемых электромагнитных колебаний на ннжнкио гибридную волну и ионный звук (начало ХХ1 века), удачно сбалансирован описанием экспериментов н теоретических моделей. Показано, что свойства разрядов в значительной степени определяются конструкцией экспериментальной установки (приведена классификация), а также использованием различных типов антенн для возбуждения геликона (приведены с~ем~ основных ~~~~в антенн). В результате проведенного анализа сделан вывод.

что в начале ХХ1 века после достаточного полного описания классического индуктивного ВЧ разряда возникает необходимость в подробном изучении индуктивного ВЧ разряда во внешнем магнитном поле. Объективно показано отсутствие работ„ посвященных рас~мотрению сам осогласо ванн ой теории физических процессов двухкамерной конфигурации геликонного источника плазмы. В конце первой главы на основании проведенного анализа сформулированы задачи исследования представленной диссертационной работы.