В данной работе приводятся результаты моделирования плазмы в газоразрядной камере ион-ного двигателя ИД-50. Для получения этих данных использовалась двухмерная кинетическая модель, основанная на методе «частиц в ячейках» (Particle-in-Cell). Анализ результатов, которые лежат в хорошем соответствии с экспериментальными данными, позволил выявить корреляцию между траекториями первичных электронов и эффективностью работы газоразрядной камеры. Показана взаимосвязь между геометрией магнитной системы, определяющей траектории первичных электронов, картиной течения ионной компоненты и величиной энергетической цены иона.
Ранее обсуждался эффект частичного «запирания» и вспышек рентгеновского излучения (РИ) с энергией меньше или порядка K–Pd в плотной межэлектродной полидисперсной среде наносекундного вакуумного разряда (НВР) с анодом из Pd трубок. В данной работе представлен и моделируется эксперимент в НВР с анодом из железа, где наблюдается как выпуск, так и запирание РИ межэлектродной средой квантов K–Fe, энергия которых более чем в три раза меньше, чем в палладии. Это говорит в пользу того, что нужная энергия жёстких квантов во вспышках РИ, близкая к линии K, может быть получена выбором материала анода.
Сформулирована математическая модель импульсно-периодического разряда высокого давления в парах цезия на основе уравнений радиационной газодинамики. Выполнено исследование динамики формирования радиального распределения электронов в плазме разряда. Показано, что в разряде возможна реализация двух видов радиальных профилей концентрации электронов. В случае относительно небольших токов, когда плазма разряда частично ионизована, концентрация электронов имеет максимальное значение на оси разряда и убывает вдоль радиуса. При возрастании тока, после достижения высокой степени ионизации плазмы на оси разряда, характер распределения электронов резко изменяется: концентрация электронов теперь возрастает вдоль радиуса трубки, достигая максимума на периферии разряда. Показано, что перестройка радиальных профилей концентрации электронов происходит в момент, когда теплоёмкость плазмы на оси достигает минимума. Рассчитана зависимость значения температуры, соответствующей моменту перестройки, от давления плазмы в трубке.
Рекордная теплопроводность алмаза (до 24 Вт/см К) делает его предпочтительным материалом теплоотводов в электронике. Для практического решения таких задач слои поликристаллического алмаза (ПКА) должны быть синтезированы на подложках диаметром не менее 2 дюймов методом химического осаждения из газовой фазы. Типичными проблемами для таких ПКА пленок являются неоднородность и высокие значения механических напряжений, связанных с различием коэффициентов теплового расширения алмаза и кремния. В данной работе на основе моделирования электронного поля был разработан, изготовлен и затем испытан в СВЧ-реакторе ARDIS-100 держатель пьедестальной геометрии. С использованием такого держателя на подложке кремния толщиной 0,35 мм и диаметром 2 дюйма был синтезирован слой ПКА толщиной 80 мкм. Структура и фазовый состав синтезированного образца изучались методами растровой электронной микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния. Прогиб двухдюймовой пластины «Алмаз-на-Si», измеренный с помощью интерферометра белого света, составлял ~50 мкм. Полученные результаты могут быть использованы для изготовления теплоотводящих ПКА слоёв для применения в электронике.
Представлена экспериментальная установка, созданная на базе СВЧ-плазмотрона волноводного типа, для исследования плазменной модификации дисперсных материалов (сыпучих порошков) в безэлектродном СВЧ-разряде атмосферного давления в газовом потоке. Разработаны устройства (модули установки) для формирования вихрево-го потока плазмообразующего газа и управляемой инжекции дисперсных частиц в СВЧ-разряд. Проведены предварительные эксперименты по обработке микрочастиц SiO2, MgO и политетрафторэтилена (ПТФЭ) в СВЧ-разряде в потоке аргона. Анализ частиц проводился методом сканирующей электронной микроскопии. На примере оксидов было показано, что СВЧ-плазменное воздействие может приводить к агломерации частиц и их сфероидизации. Созданный экспериментальный комплекс с использованием разнообразных рабочих газов предоставляет универсальные возможности для задач плазменной модификации дисперсных частиц в широком диапазоне размеров и материалов.
Методами цифровой трассерной визуализации (PIV) и скоростной фотосъёмки исследован разряд с жидким электролитным катодом при атмосферном давлении в воздухе. Определено поле скоростей газовых потоков, создаваемых разрядом. Показано, что газовый поток, создаваемый разрядом, движется вниз вдоль разрядного канала к поверхности раствора, достигая максимальной скорости вблизи его поверхности. Встречаясь с поверхностью раствора газ начинает растекаться вдоль неё в тонком слое толщиной около двух миллиметров. Таким образом, установлено, что компоненты раствора, перенесённые из раствора в газовую фазу под действием разряда с жидким катодом, выносятся из зоны разряда в горизонтальном направлении, вдоль поверхности раствора.
В работе посредством численного моделирования исследован процесс параметрического распада лазерной волны необыкновенной поляризации в плазме в сверхсильном магнитном поле. В таком взаимодействии волна накачки распадается на два верхнегибридных плазмона с последующим каскадным возбуждением мод Бернштейна. Обнаружено возникновение отраженной от области неоднородности плазмы необыкновенной волны на верхнегибридной частоте. Сделан вывод о том, что отраженная волна возбуждается верхнегибридными плазмонами, возникшими при первичном распаде. Исследована зависимость средней энергии электронов, набираемой при развитии неустойчивости, от величины внешнего магнитного поля и от градиента плотности плазмы
В работе обсуждается эффект частичного «запирания» рентгеновских квантов с энергией меньше или порядка 10 кэВ межэлектродной полидисперсной средой наносекундного вакуумного разряда (НВР) с виртуальным катодом, что иногда сопровождается высокоинтенсивными вспышками рентгеновского излучения (РИ). Предложена модель диффузии и выпуска РИ в НВР на основе решения уравнения для потока квантов в рассеивающей и поглощающей межэлектродной среде. Результаты представленной модели сопоставляются со схемой стохастического лазера В. С. Летохова.
Представлены результаты конверсии метана в углеводороды группы С2 в холодной, химически активной, сверхзвуковой электронно-пучковой плазме. Получены зависимости коэффициента использования метана и выхода продуктов от энергии и тока активирующего пучка электронов, дополнительной электромагнитной мощности, а также фонового давления. Показано, что за счет изменения вышеуказанных параметров возможно изменение состава получаемых продуктов.
Проведены эксперименты по предварительной ионизации плазмы стелларатора Л-2М с использованием двухканальной системы ионного циклотронного резонансно-го нагрева. Мощность каждого канала нагрева составляла 1 кВт. ВЧ-мощность для предварительной ионизации рабочего газа подавалась на антенну за 10 мс до возникновения напряжения на обходе. Проведение предварительной ионизации позволило уменьшить напряжение на обходе перед пробоем рабочего газа на 15–20 %. Задержка между моментом возникновения напряжения на обходе и моментом пробоя рабочего газа уменьшилась вдвое. Вследствие этого наблюдалось подавление генерации убегающих электронов на начальной стадии разряда, возникающей в условиях низкой плотности плазмы и высокого напряжения на обходе. При подаче ВЧ-напряжения на антенну детектором ДРГ3-01 было зарегистрировано уменьшение интенсивности жесткого рентгеновского излучения в 10 раз, что указывает на подавление генерации убегающих электронов. Наилучшее подавление генерации убегающих электронов наблюдалось в условиях, когда ВЧ-импульс предварительной ионизации подавался за 10 мс до возникновения напряжения на обходе и заканчивался через 10 мс после пробоя рабочего газа.