Просторові та просторово усереднені параметри слабоіонізованої плазми газових розрядів низького тиску - Автореферат

Харківський національний університет імені В.Н. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико - математичних наукНауковий консультант: член-кореспондент НАН України, доктор фізико - математичних наук, професор Азарєнков Микола Олексійович, Харківський національний університет імені В.Н. Офіційні опоненти: академік НАН України, доктор фізико - математичних наук, професор Загородній Анатолій Глібович, Інститут теоретичної фізики ім. доктор фізико - математичних наук, професор Карась Вячеслав Ігнатович, Інститут плазмової електроніки та нових методів прискорення ННЦ “Харківський фізико-технічний інститут” НАН України, начальник лабораторії; Захист відбудеться “__29__”__лютого_____2008 р. о __15____ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.12 Харківського національного університету ім В.Н. З дисертацією можна ознайомитись у Центральній науковій бібліотеці Харківського національного університету імені В.Н.Газові розряди на поверхневих хвилях (ПХ), індукційні розряди та розряди із пиловими частинками використовуються як у багатьох технологічних процесах, так і при дослідженнях загальних властивостей низькотемпературної плазми. Тому розробка фізичних засад цих розрядів та визначення методів керування просторовими та просторово усередненими параметрами цих розрядів (густинами заряджених та нейтральних частинок та їх потоками, функцією розподілу електронів за енергією, температурою електронів, поглинанням енергії електромагнітного поля у розряді та силами, що діють на заряджені частинки) є актуальними задачами сучасної фізики. Процеси іонізації, збудження і переносу енергії та частинок у слабоіонізованій плазмі газових розрядів низького тиску залежать від функції розподілу електронів за енергією (ФРЕЕ), яка в свою чергу залежить від зовнішніх параметрів і доволі часто в цих розрядах відрізняється від максвелівського розподілу (Kortshagen U., Busch C., Tsendin L. D. Таким чином, у дисертаційній роботі розробляються фізичні засади слабоіонізованої плазми газових розрядів, що підтримуються ПХ, індукційних розрядів та розрядів низького тиску з пиловими частинками, вивчаються властивості цих розрядів та теоретично досліджується, як керувати параметрами цих розрядів. Предмет дослідження - просторові та просторово усереднені властивості газових розрядів низького тиску (густина та температура електронів, швидкість руху іонів у газових розрядах низького тиску, потік іонів на поверхню, що обробляється в індукційних розрядах, функція розподілу електронів за енергією в пиловій плазмі, сили, що діють на пилові частинки в ВЧ розрядах низького тиску).Показано, що просторові розподіли густини плазми в коротких розрядах на ПХ суттєво відрізняються від розподілу густини в розряді, в якому температура електронів Te є просторово однорідною. В коротких розрядах на ПХ радіальні профілі густини в центральній частині є більш плоскими або мають локальний мінімум в центрі, а градієнти n біля меж плазми більші, ніж у розрядах, в яких Te = const. Різниця між короткими розрядами на ПХ, з одного боку, та розрядами, в яких Te = const, та довгими розрядами на ПХ, з іншого боку, обумовлена тим, що за низького тиску робочого газу електрони та іони в коротких розрядах можуть рухатися до центру плазми, а в довгих розрядах та розрядах з постійною температурою електронів - тільки до стінок розряду. В підрозділі 2.1 вивчено просторові розподіли густини, температури електронів та радіальний розподіл густини струму іонів j біля поверхні, що обробляється в індукційному розряді частотою 13.56 МГЦ, в залежності від тиску робочого газу Р, ВЧ потужності, що поглинається в розряді, Pin та геометрії індуктора. Використовуючи цю модель, досліджено, як пилові частинки впливають на поглинання енергії у розряді (враховуючи омічне нагрівання у розряді та стохастичне нагрівання у шарах просторового заряду біля електродів), на просторовий розподіл інтенсивності випромінювання 660.45 нм лінії атомів аргону, на густину та температуру електронів, на розмір шарів просторового заряду, на радіочастотне електричне поле, а також на енергію іонів, з якою вони бомбардують електроди.У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової проблеми, яке полягає в розробці фізичних засад газових розрядів низького тиску (індукційних, на ПХ та з пиловими частинками) та в керуванні просторовими та просторово усередненими параметрами цих розрядів. Побудовано гідродинамічні та кінетичні теорії газових розрядів, які містять у своєму обємі пилові частинки, та встановлено вплив пилових частинок на параметри плазми газових розрядів низького тиску. Показано, що в плазмі з негативними іонами сила захоплення пилових частинок негативними іонами може бути одного порядку з іншими силами, які діють на пилові частинки.

2. Основний зміст дисертації