Автореферат (1150442), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Ежегодный Международный Форум молодых Ученых Национальный ми­нерально-сырьевой университет «Горный», секция нанотехнологии, 2014 г.,Санкт - Петербург, Россия.9. XLII Международная конференция по физике плазмы и управляемому тер­моядерному синтезу, 2015 г., Звенигород, Россия.10. Международная конференция молодых физиков, Физический институт им.П.Н.

Лебедева РАН. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015 г., Москва, Россия.11. 42nd European Physical Society Conference on Plasma Physics, 2015 г., Lisbon,Portugal.Публикации автора в рецензируемых изданиях:51. Мустафаев А.С. Сухомлинов В.С. Аинов М.А. Экспериментальное и теоре­тическое определение сильно анизотропной функции распределения ионовпо скоростям в плазме собственного газа при больших полях // ЖТФ. —2015. Т. 85, № 12. — С. 45.2. Мустафаев А.С., Сухомлинов В.С., Аинов М.А. Функция распределенияионов по скоростям в плазме собственного газа // Физическое образованиев вузах. — 2015. Т.

21, № 1. — С. 20.3. Мустафаев А.С. Сухомлинов В.С., Аинов А. М. Функция распределенияионов по энергиям и углам в плазме // Физическое образование в вузах.— 2016. Т. 22, № 1C. — С. 28.4. Mustafaev A.S., Soukhomlinov V.S., Аinov М.А.. Experimental and theoreticaldetermination of the strongly anisotropic velocity distribution functions of ionsin the intrinsic gas plasma in strong field. // Technical Physics. 2015. V.60, p.1778.5.

(Патент) Мустафаев А.С., Грабовский А.Ю., Страхова А.А., Аинов М.А. .Способ стабилизации высоковольтного напряжения на базе разряда с суже­нием плазменного канала. Заявка на патент 102014153822 от 29.12.2014.Положительное решение о выдаче патента от 04.02.2016.Структура и объем диссертацииОбъем диссертации составляет 174 страницы, в том числе 77 рисунков. Дис­сертация состоит из Введения, четырех глав, Заключения и Списка литературы,который содержит 141 наименование.Содержание работыВо введении обоснована актуаль­ность темы исследования, сформули­рована цель работы, задачи, которыенеобходимо решить для достижения по­ставленной цели и основные защищае­мые положения; обоснована новизна ипрактическая ценность полученных ре­зультатов.Первая глава посвящена лите­ратурному обзору по методам опреде­ления ФРИ в газоразрядной плазмеи результатам применения этих мето­Рис.

1 — Принципиальная схема экспериментальной дов в разрядах различного типа. От­установки; 1-кварцевая трубка, 2-катод, 3-анод,4-нагреватель, 5-зонд, 6-вакуумная камера, 7-сапфировое дельно рассматриваются эксперимен­тальные методы, начиная с первых ра­окно, 8-турбомолекулярный насос, 9-комплексмасс-спектрометрического анализа, 10-монохроматор, бот (см. например, [2]), посвященных11-диафрагма, 12-конденсор, 13-система обработкиоценке дрейфовой скорости ионов в DCэкспериментальных данных.- разряде и заканчивая современнымиисследованиями по определению ФРИ масспектрометрическими методами в раз­рядах, перспективных для современных приложений.6Рис.

2 — Чувствительный элемент зонда и система изменения ориентации плоского зонда относительно осиразряда: 1-неподвижный корпус, 2-сильфонное соединение, 3-поворотная втулка, 4-металлокерамический токоввод,5-керамический изолятор , 6-изоляция зонда, Д -диаметр держателя зонда, З - диаметр зонда.23Во второй части обзора рассматриваются теоретические методы (аналитиче­ские и численные, включая методы моделирования с использованием алгоритмовМонте - Карло) нахождения ФРИ в плазме газовых разрядов различного типа.Большое внимание уделено методам решения кинетического уравнения Больцма­на для ионов, в частности, методу моментов и его различным модификациям,аналитическим методам, реализованным в различных приближениях (BGK - при­ближении, отсутствии перезарядки, постоянного сечения перезарядки и др.), со­временным алгоритмам расчета ФРИ методом Монте - Карло.

По результатамобзора делается вывод об отсутствии в литературе экспериментальных и надеж­ных теоретических данных о ФРИ в DC - разряде собственного газа.Во второй главе развитметод измерения анизотропнойФРИ в газовом разряде с акси­альной симметрией с помощьюплоского одностороннего зон­да. Для нахождения ФРИ ис­пользуется часть зондовой ха­рактеристики при положитель­ном потенциале относительноплазмы, где ионы движутсяв задерживающем потенциале.При этом, ввиду малой (поРис. 3 — Сравнение ФРИ по энергиям (нормированных на 1) для сравнению с энергией электро­в и в , рассчитанных по формулам Гл.3 сэкспериментальными данными, полученными нами зондовым методом нов даже при больших полях)при различных значениях дифференцирующего сигнала △;энергии ионов, использовался : = 600; / = 20В/см Торр, = 0.2Торр, = 0.124;диапазон напряжений 0 − 1 В.

: = 450; / = 9В/см Торр, = 0.2Торр, = 0.689.В работах [20; 21] было показа­но, что при положительном потенциале зонда электронный ток на плоский зонд(когда неприменимо понятие "лимитационного движения") не зависит от этогопотенциала и остается постоянным, а вторая производная электронного тока наплоский зонд равна нулю. В связи с этим, вторая производная тока на зонд ′′ висследуемом диапазоне потенциалов, описывает ФРИ.Схема экспериментальной установки приведена на Рис.

1. Стабильность эмис­сионного тока катода и разрядного тока в процессе измерений при различных дав­++007лениях , и паров контролировалась электронной системой стабилизации.Разрядный ток изменялся в диапазоне 0.05 − 0.5 А. Наибольшей эксперименталь­ной сложностью при измерении ФРИ плоским зондом является необходимостьодновременного его вращения и перемещения вдоль оси разряда. Для решенияуказанной задачи в плазму через боковую границу вводился вращающийся плос­кий односторонний зонд из танталовой фольги толщиной 30 мкм в виде кругадиаметром 0.5 или 0.8 мм.Зонд располагался на осе­вой линии разрядной трубки.К зонду приваривался токопро­вод из танталовой проволокидиаметром 0.1 мм.

Токопроводи одна сторона зонда защища­лись специальным алундовымпокрытием отожженным в ва­кууме при температуре 1800 .Зонд монтировался на трехко­ординатной микрометрическойдистанционной системе переме­Рис. 4 — Сравнение нормированной на 1 ФРИ в парах по щения (рис.2), которая с по­энергиям, рассчитанной по формуле в Гл.3 и измеренной по методике мощью сильфонного соедине­плоским односторонним зондом; величины дифференцирующегония обеспечивала его простран­сигнала зондового метода 0.05; 0.1; 0.2 В; плотность тока ственную установку с точно­ = 100мА/см ; давление - = 10 Торр, параметр/ = 400В/см Торр; температура атомов = 410стью ±0.01 мм и ориентациюотносительно оси симметрии разряда в диапазоне углов (00 ÷ 1800 ) с шагом 150и точностью не хуже 10′′.

Контроль ориентации плоскости поверхности зонда осу­ществлялся окуляр - микрометром.Используя формализм, развитый в[22], данным методом были определе­ны первые семь коэффициентов разло­жения ФРИ в ряд по полиномам Ле­жандра. Некоторые результаты приве­дены на рис. 3 - 5. На рис. 3 приведенырезультаты измерения ФРИ для ионов+ в , + в при условиях, ука­занных в подписи к рисунку. Видно,что ФРИ имеют максимум при энерги­Рис. 5 — Угловая зависимость восстановленной поях, порядка тепловой энергии атомовизмерениям коэффициентов (первые семь) Лежандра ФРИ в , при различных энергиях ионов 1 - = 0.04эВ; 2 и относительно медленно спадают при- = 0.1эВ; 3 - = 0.5эВ; ширина аппаратной функции увеличении энергии ионов.

При этомзондового метода △ = 0.05В; Условия разряда те же, что ФРИ для + спадает медленнее, чтои на рис. 3вызвано, очевидно, более высоким зна­чением параметра / . Обсуждение результатов расчетов, приведенных на рис.3 - 5, мы проведем ниже при описании результатов Главы 3. На рис. 4 приведена+2−3+8ФРИ для случая + в , а на рис. 5 - угловое распределение ФРИ + в ,восстановленной в виде суммы первых семи членов ряда по полиномам Лежандрапри различных энергиях для условий рис. 3.

Видно, что с увеличением энергии от0.1 эВ до 0.5 эВ анизотропия ФРИ растет, что вызвано, очевидно, тем, что группуионов с большей энергией формируют ускоренные полем ионы.По результатам Главы 2 можно сделать следующие выводы:1. Предложен новый метод определения ФРИ по энергиям и направлениямдвижения. Эксперименты выполнены в условиях, когда доминирующим процес­сом в плазме является резонансная перезарядка.

Основное требование, ограни­чивающее область применимости метода - малость толщины призондового слояДебая по сравнению с размерами зонда.2. При произвольной ве­личине электрического поляметодом плоского односторон­него зонда впервые измеренаФРИ по энергиям и по направ­лениям движения для + в, + в и + в .Эксперимент выполнен в усло­виях, когда отношения длиныпробега иона к характерномуразмеру плоского зонда рав­ны 0.7, 2 и менее 0.1, ско­Рис. 6 — Зависимость дрейфовой скорости от параметра / для рость иона, приобретаемая им в и в ; = 300 .[23—26]на длине свободного пробега,порядка и больше средней тепловой скорости атомов и доминирующим процессомв плазме является резонансная перезарядка.

Полученные результаты позволяютсделать вывод о том, что в плазме самостоятельного газового разряда даже приумеренных полях, когда параметр / ∼ 10÷20В/см Торр, ФРИ может обладатьзаметной анизотропией и сильно отличаться от максвелловского распределения.3. Измерены энергетические зависимости лежандровых компонентов ФРИ для + в , + в и + в , что позволило восстановить ФРИ в видеконечного ряда по полиномам Лежандра порядка 0 - 6.В Главе 3 построена аналитическая теория для расчета ФРИ в собствен­ном газе с учетом резонансной перезарядки и поляризационного рассеяния пристолкновении иона с атомом.

Характеристики

Список файлов диссертации