Стаціонарний дуговий розряд низького тиску у системах плазмової обробки поверхонь - Автореферат

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ім. АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наукРобота виконана у Національному науковому центрі "Харківський фізико-технічний інститут", м. Офіційні опоненти: член-кореспондент НАН України, доктор фізико-математичних наук, Солошенко Ігор Олександрович, Інститут фізики НАН України, заступник директора; доктор фізико-математичних наук, професор, Коваль Адольф Григорович, Харківський національний університет ім. Каразіна, завідуючий проблемної лабораторії іонних процесів. доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник, Войценя Володимир Сергійович, Інститут фізики плазми Національного наукового центру "Харківський фізико-технічний інститут", начальник лабораторії. Захист відбудеться 05.04.2002 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.12 в Харківському національному університеті ім.З середини 70-х років у технології зміцнення інструментів і в машинобудуванні широко використовуються захисні покриття, осаджені конденсацією речовини з плазмового потоку, що генерується дугою низького тиску (вакуумною дугою), в умовах іонного бомбардування конденсату (спосіб "КІБ"). Спосіб дозволяє провадити обробку поверхонь високоенергетичними іонами, що екстрагуються із плазми шляхом подачі на виріб високого (1...3 КВ) негативного потенціалу, який забезпечує ефективне очищення поверхні від забруднень і обумовлює високі адгезіонни властивості покриттів, осаджуванні на очищену таким чином поверхню. Характер взаємодії плазмових потоків із поверхнею і ступінь активації газу в технологічному обємі визначається параметрами плазми в установці для одержання покриттів. З іншого боку, стаціонарний режим роботи таких установок дозволяє за допомогою простих експериментальних методик уточнити ряд даних, необхідних для розуміння фізичної природи вакуумної дуги, таких як дані про флуктуації параметрів плазми, про структуру плазмових потоків і т. п. Робота виконувалася відповідно до цільової науково-технічної програми "Атомна наука і техніка в ННЦ ХФТІ в 1992-2000 р." (Постанова Кабінету Міністрів України № 558 від 20.07.93 р.), програмою "Наука-2000" Мінмашпрому України (1995 р.), а також держбюджетною темою 02/13Б - 1996 "Дослідження впливу інтенсивного опромінення низько - і середньоенергетичними іонами, що витягаються з газової і металевої плазми, на структуру, властивості, службові характеристики поверхні конструкційних, інструментальних і матеріалів , що діляться , для атомної енергетики" (Постанова Кабінету Міністрів України № 384-Р від 27.06.95).Невирішеними є питання, повязані з механізмом прискорення іонів у напрямку від катода до анода до енергій (у електрон-вольтах), що перевищують розмір катодного падіння потенціалу. Швидкість ерозії катода (коефіцієнт електропереносу) чп вимірювалася ваговим методом по втраті маси катодного матеріалу Д m за час t на одиницю струму дуги Ід: . Помітне зменшення ерозії катода спостерігається у полях пробкової конфігурації за рахунок відбиття іонів у напрямку робочої поверхні катода подовжньою компонентою електричного поля. Порівняння даних по визначенню відносної кількості заряджених і нейтральних часток у продуктах ерозії катода з вимірюваннями відносного утримання крапель у загальному обємі матеріалу, що конденсується, підтверджує раніше отримані висновки про те, що основним компонентом нейтральної фази ерозії катода є краплі. Очищення поверхні катода веде до локалізації окремих емісійних центрів плями і зменшення швидкості руху плями в цілому, що приводить до підвищення питомої ерозії катода за рахунок додаткових термічних ефектів і до переходу від катодної плями першого роду до катодної плями другого роду.Отримано дані про параметри краплинної фази в продуктах ерозії катода стаціонарної вакуумної дуги при наявності в обємі розрядного проміжку хімічно активного газу і показано, що в розглянутих експериментальних умовах основна витрата маси катода відбувається за рахунок потоків іонів і крапель. Проведені дослідження плазми стаціонарного вакуумного дугового розряду показали, що як і плазма імпульсних і квазістаціонарних розрядів, досліджувані потоки характеризуються високою кількістю багатозарядних іонів, що рухаються від катода до анода з енергією (в електрон-вольтах), що перевищує розмір напруги на розряді. При наявності бунеманівскої нестійкості зявляється турбулентна сила тертя між електронами й іонами плазми, що приводить до прискорення іонів у напрямку від катода до анода за рахунок передачі імпульсу від електронів до іонів через коливання в плазмі. Наявність іонів газу в обємі розрядного проміжку вакуумної дуги, котрі виникають при взаємодії потоку плазми, який генерується катодною плямою, із частками газу, веде до появи нестійкості іонно-звукового типу.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ