Рассмотрены некоторые виды щелевого ввода больших значений энергии в цилиндрические и прямоугольные резонаторы. Выбран и оптимизирован ввод энергии через щелевые волноводные отверстия, расположенные на центральной окружности резонатора. Определен КСВ системы. Проведено моделирование изменения энергии электрического поля в резонаторе при смещении положения щелевого волновода. Показаны оптимальные (наилучшие для обработки плазмой СВЧ-разряда) положения объектов и волноводных щелей, а также критические положения (выбор которых может вывести генератор из строя). Рассчитано увеличение напряженности поля между двумя металлическими объектами. Получены результаты, демонстрирующие неприемлемый способ щелевого ввода энергии для решения некоторого типа задач, связанных с обработкой сложных поверхностей СВЧ-разрядом.
Представлены результаты модернизации ЭЦР ионного источника GISMO в ИПФ РАН с целью разработки на его основе протонного инжектора, который в будущем будет являться составляющей частью линейного ускорителя для компактного источника нейтронов DARIA. В разрабатываемой системе для удержания плазмы используется адаптированная открытая ловушка на постоянных магнитах (NdFeB). Протонный пучок извлекается из плазмы с помощью трехэлектродной системы экстракции. Формирование слабо расходящегося пучка достигается за счет использования магнитной линзы в виде соленоида. Оптимизация системы экстракции проводится с помощью численного моделирования. По ее результатам удалось спроектировать систему формирования протонного пучка, удовлетворяющего требованиям DARIA.
Представлены результаты исследования плазменного пиролиза метана с использованием плазмотрона постоянного тока с полыми электродами. Дуговая мощность
плазмотрона составляла 40–50 кВт, расход метана 0,7–1,6 г/с, соотношение расходов метана, подаваемого в реактор и плазмотрон, варьировалось в диапазоне 0–1,63.
Показано, что при увеличении отношения этих потоков концентрация водорода
уменьшается, при этом растет доля не превращённого метана. Зависимость выхода
ацетилена проходит через максимум в диапазоне отношений 0,6–1,3 с достижением
объемной концентрации на уровне 10,52 %. Степень конверсии метана в плазмотроне
достигает 98–99 %, а объемная концентрация водорода – 92–97 %.
Предложен метод плазмохимического рафинирования металлургического кремния. Метод основан, во-первых, на испарении легколетучих примесей за счет быстрого разогрева металлургического кремния с помощью электронного пучка. Во-вторых, на переводе труднолетучих примесей в их легколетучие соединения в химически актив-ной электронно-пучковой плазме. И в-третьих, на перекристаллизации полученного кремния под действием электронного пучка. Указанным методом на лабораторном оборудовании проведено рафинирование металлургического кремния. Показано, что за счет использования перекристаллизации кремния под действием электронного пучка эффективность рафинирования существенно увеличена.
Рассмотрены конструкции плазмотрона переменного тока и созданной на его базе плазмохимической установки по получению высокодисперсных порошков тугоплавких металлов, представлены экспериментальные исследования основных рабочих параметров и характеристик плазмотрона.
Предложена расчетно-экспериментальная методика оценки параметров стационарной пучковой плазмы: средних по ее объему концентрации свободных электронов и степени ионизации газовой компоненты. Мощность пучка электронов, как и длина их пробега, находятся по измерениям вольтамперной характеристики и энергетической эффективности генераторов электронных пучков. Степень ионизации смеси газов рассчитана в предположении баланса процессов ионизации и рекомбинации заряженных частиц. Показано, что в плазме, созданной генератором электронного пучка в смеси газов среднего давления, ключевую роль в рекомбинации играет диссоциативная рекомбинация частиц. Даны оценки достоверности исходных допущений. Используя измеренные вольтамперные характеристики, проведены расчеты характеристик плазмы в смеси газов (О2 – 20,9 %, N2 – 78,1 %, пары H2O – 1 %) при давлении от 1 до 2,5 кПа.
Рассматриваются особенности плазмохимического процесса получения карбида вольфрама с использованием плазмотрона переменного тока, синтез проведен в плазме водорода и метана. Процесс получения карбида вольфрама заключается в следующем: порошок оксида вольфрама WO3 подвергается воздействию плазменного потока H2 и CH4 с максимальной температурой до 10000 K. В большинстве экспериментов, расход газовой смеси составил до 0,02 г/с, мощность плазмотрона до 3 кВт. Для полученных образцов были проведены рентгенофазовый анализ, сканирующая электронная микроскопия и элементное картирование. Установлено, что при синтезе получен карбид вольфрама WC, его размеры находятся в пределах 5–20 мкм.
Приводятся результаты экспериментальных исследований параметров подводного разряда переменного тока частотой 50 Гц, горящего между двумя проволочными электродами из меди, молибдена и стали (Ст3). В результате моделирования процессов, протекающих в газовом пузыре установлен предварительный состав газовой фазы и концентрации основных активных частиц плазмы.
Представлены результаты исследования особенностей работы трехфазного плазмотрона переменного тока мегаваттной мощности при использовании в качестве рабочего тела углекислого газа. Получены данные по вольтамперной характеристике плазмотрона, а также по скорости уноса наиболее теплонапряженных узлов: электродов и конфузоров. Данные по уносу получены путем взвешивания исследуемых узлов после циклов их работы. Режимы работы плазмотрона варьировались в диапазоне: дуговая мощность: 0,92–1,2 МВт, ток: 345–400 А, расход углекислого газа 110 г/с. Проведено сравнение скорости уноса электродов и конфузоров при работе плазмотрона на CO2 и воздухе.
Приводятся результаты экспериментальных исследований интенсивности собственного вакуумного ультрафиолетового (ВУФ) излучения разряда в водороде, поддерживаемого в открытой магнитной ловушке мощным излучением гиротрона (частотой f = 28 ГГц и мощностью до Pgyr = 5 кВт) в условиях электронного циклотронного резонанса (ЭЦР) в непрерывном режиме. Были определены параметры, соответствующие оптимальным условиям генерации ВУФ-излучения плазмой ЭЦР-разряда. Показано, что мощность излучения в диапазоне l = 120–160 нм достигает W = 0,75 кВт, что соответствует эффективности в h = 20 %.